JPH0533015A - 複合部材とその製造方法 - Google Patents
複合部材とその製造方法Info
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- JPH0533015A JPH0533015A JP21268391A JP21268391A JPH0533015A JP H0533015 A JPH0533015 A JP H0533015A JP 21268391 A JP21268391 A JP 21268391A JP 21268391 A JP21268391 A JP 21268391A JP H0533015 A JPH0533015 A JP H0533015A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は製造容易で、かつ耐剥離性の良好な
複合化層をもつ複合部材と、その製造方法を提供する。 【構成】 本発明は金属や樹脂材料などの表面に球状、
多角状のセラミックス粒子を侵入させた複合化層を備え
た複合部材であり、さらに本発明は球状又は多角状のセ
ラミックス粒子の所定量を加圧型に収容し、このセラミ
ックス粒子内に金属又は樹脂材料からなる部材を埋込
み、所定温度においてこれをセラミックス粒子の外側か
ら加圧して、又はセラミックス粒子中に金属又は樹脂部
材を埋込み、これを更にカプセル内に封入密閉し、それ
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
複合部材の製造方法である。
複合化層をもつ複合部材と、その製造方法を提供する。 【構成】 本発明は金属や樹脂材料などの表面に球状、
多角状のセラミックス粒子を侵入させた複合化層を備え
た複合部材であり、さらに本発明は球状又は多角状のセ
ラミックス粒子の所定量を加圧型に収容し、このセラミ
ックス粒子内に金属又は樹脂材料からなる部材を埋込
み、所定温度においてこれをセラミックス粒子の外側か
ら加圧して、又はセラミックス粒子中に金属又は樹脂部
材を埋込み、これを更にカプセル内に封入密閉し、それ
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
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をマト
リックスとして、セラミックス等の粒子を表面に複合化
してなる複合部材と、その製造方法に関する。
リックスとして、セラミックス等の粒子を表面に複合化
してなる複合部材と、そ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。
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。
【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。
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。
【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
樹脂の材料又は部品の外表面にセラミックス粒子を浸入
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、本発明が対象とする部分複合化した材料を製造した
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。そしてセラミックス粒
子を侵入させた前記複合化層にあって、セラミックス粒
子と前記材料又は部品である母材との間により強力な耐
剥離性を与えることが望まれていた。
樹脂の材料又は部品の外表面にセラミックス粒子を浸入
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、本発明が対象とする部分複合化した材料を製造した
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。そしてセラミックス粒
子を侵入させた前記複合化層にあって、セラミックス粒
子と前記材料又は部品である母材との間により強力な耐
剥離性を与えることが望まれていた。
【０００７】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、前記問題点を解消するとともに、耐剥離性を向上さ
せた複合化表層部を有する複合部材と、その製造方法を
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、耐剥離性を向上さ
せた複合化表層部を有する複合部材と、その製造方法を
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
は金属又は樹脂材料の表面に球状、多角状のセラミック
ス粒子が適度の間隔を置いて配置された複合化層を有す
る複合部材とし、また本発明は球状又は多角状のセラミ
ックス粒子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からなる部材を埋込み、
所定温度において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複合部材の製
造方法とし、さらに本発明は球状又は多角状のセラミッ
クス粒子中に金属又は樹脂材料からなる部材を埋込み、
更にこれらをカプセル内に密封して、全体を所定温にし
つつ静水圧を加えて、部材表面に複合化層を形成する複
合部材の製造方法とすることにより、前記課題を解消し
た。
は金属又は樹脂材料の表面に球状、多角状のセラミック
ス粒子が適度の間隔を置いて配置された複合化層を有す
る複合部材とし、また本発明は球状又は多角状のセラミ
ックス粒子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からなる部材を埋込み、
所定温度において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複合部材の製
造方法とし、さらに本発明は球状又は多角状のセラミッ
クス粒子中に金属又は樹脂材料からなる部材を埋込み、
更にこれらをカプセル内に密封して、全体を所定温にし
つつ静水圧を加えて、部材表面に複合化層を形成する複
合部材の製造方法とすることにより、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。本発明において対象とするセラミッ
クスとしては、たとえばＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ
Ｏ2 、Ａｌ2 Ｏ3 などのセラミックス粒子を用いる。そ
して、その粒子形状は特定形状のもの、即ち、球状、多
角形状など、セラミックス粒子同志が集合した場合に
も、セラミックス粒子間に適度の隙間が確保できる形状
のものを用いる。また、たとえば研磨用セラミックス粒
子のように特に形状が尖状のものを用いる。このセラミ
ックス粒子径は０．０１〜１００μｍの範囲のものを用
い、形成される複合化層の強度上からは細かい方が好ま
しく、また異種のセラミックス粒子を混合したものでも
よい。
ら詳細に説明する。本発明において対象とするセラミッ
クスとしては、たとえばＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ
Ｏ2 、Ａｌ2 Ｏ3 などのセラミックス粒子を用いる。そ
して、その粒子形状は特定形状のもの、即ち、球状、多
角形状など、セラミックス粒子同志が集合した場合に
も、セラミックス粒子間に適度の隙間が確保できる形状
のものを用いる。また、たとえば研磨用セラミックス粒
子のように特に形状が尖状のものを用いる。このセラミ
ックス粒子径は０．０１〜１００μｍの範囲のものを用
い、形成される複合化層の強度上からは細かい方が好ま
しく、また異種のセラミックス粒子を混合したものでも
よい。
【００１０】マトリックスは金属又は樹脂材料を用い
る。なお金属としてはＡｌ合金、Ｍｇ合金及び其他慣用
の金属や合金を、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用いる。
る。なお金属としてはＡｌ合金、Ｍｇ合金及び其他慣用
の金属や合金を、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用いる。
【００１１】まず、図１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、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、予め０〜１２００℃の温度にしておく。これ
は後の工程において部品表面へのセラミックス粒子の浸
入を容易にするための処置である。
温度にした加圧型１内の下パンチ２上に、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、予め０〜１２００℃の温度にしておく。これ
は後の工程において部品表面へのセラミックス粒子の浸
入を容易にするための処置である。
【００１２】次に、加圧型１内のセラミックス粒子３内
に所定の温度にした金属又は樹脂部品４を埋込む。ま
た、セラミックス粒子３中に前記部品４を埋込んでおい
て、両者を同時に加熱する。
に所定の温度にした金属又は樹脂部品４を埋込む。ま
た、セラミックス粒子３中に前記部品４を埋込んでおい
て、両者を同時に加熱する。
【００１３】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、１０〜１
０，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を加え、部品４の
全表面にセラミックス粒子３を侵入させる。結果とし
て、部品表面に複合化層を有する部品が得られる。ま
た、加圧型内のセラミックス粒子３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。
ックス粒子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
全表面にセラミックス粒子３を侵入させる。結果とし
て、部品表面に複合化層を有する部品が得られる。ま
た、加圧型内のセラミックス粒子３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。
【００１４】なお、前記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。得られた複合化層は、セラミックス粒子同志の間隙
が狭くなりすぎず、適度の間隙を置いて部品の表面に押
し込まれており、その粒子間には部品を形成する母材が
充填された状態となっている。即ち、複合化層中の母材
の量が多くなり、母材に対する複合化層の耐剥離性は良
好となる。また、セラミックス粒子は、その形状が尖状
のものを使用すれば母材表面に侵入し易く、複合化が容
易となる。
め、真空または不活性ガスの雰囲気でおこなってもよ
い。得られた複合化層は、セラミックス粒子同志の間隙
が狭くなりすぎず、適度の間隙を置いて部品の表面に押
し込まれており、その粒子間には部品を形成する母材が
充填された状態となっている。即ち、複合化層中の母材
の量が多くなり、母材に対する複合化層の耐剥離性は良
好となる。また、セラミックス粒子は、その形状が尖状
のものを使用すれば母材表面に侵入し易く、複合化が容
易となる。
【００１５】次に、他の方法として、図２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内にセラミックス粒子３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（１２００℃以下）として１０〜１０，０
００ｋｇｆ／ｃｍ2 の静水圧（たとえばＣＩＰやＨＩ
Ｐ）Ｐ2 をカプセル７の外側から与えて部品表面にセラ
ミックス粒子を押し込み、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内にセラミックス粒子３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（１２００℃以下）として１０〜１０，０
００ｋｇｆ／ｃｍ2 の静水圧（たとえばＣＩＰやＨＩ
Ｐ）Ｐ2 をカプセル７の外側から与えて部品表面にセラ
ミックス粒子を押し込み、複合化層を形成する。このよ
うにして前記方法と同様な複合化層がえられる。
【００１６】
１）３００℃に予熱した加圧型内に、５５０℃に加圧し
た平均粒子径３．２μｍの多角形状のＳｉＣ粒子を収容
し、その中に５５０℃に加熱しておいたＪＩＳＡＤＣ１
２ Ａｌ合金製部品を埋設し、上パンチにより１０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 によって上方から３０秒間加
圧した。これによってＳｉＣ粒子は部品表面に侵入し、
表面に層厚さが、およそ１０μｍの複合化層を有する複
合材料が製造できた。
た平均粒子径３．２μｍの多角形状のＳｉＣ粒子を収容
し、その中に５５０℃に加熱しておいたＪＩＳＡＤＣ１
２ Ａｌ合金製部品を埋設し、上パンチにより１０００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 によって上方から３０秒間加
圧した。これによってＳｉＣ粒子は部品表面に侵入し、
表面に層厚さが、およそ１０μｍの複合化層を有する複
合材料が製造できた。
【００１７】２）ＪＩＳ ＳＰＣＣ製カプセル（外径φ
２５、高さ３５）内に、平均粒子径１３μｍのやや尖状
を呈する多角形状のＳｉＣ粒子を充填し、その内部にＪ
ＩＳＭＣ３ 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、密封した。その後、カプ
セル全体を３５０℃に加熱しつつ、ＨＩＰ装置により２
０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の静水圧を２時間にわたって加え
た。この結果、図３に示すような複合化層を有する複合
部品が製造できた。即ち、ＪＩＳ ＭＣ３ Ｍｇ合金か
らなるマトリックス合金２０の表面に尖状をなす多角形
状のＳｉＣ粒子２１が押し込まれた状態で、しかも適度
の間隙を設けながら存在していることが判る。
２５、高さ３５）内に、平均粒子径１３μｍのやや尖状
を呈する多角形状のＳｉＣ粒子を充填し、その内部にＪ
ＩＳＭＣ３ 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、密封した。その後、カプ
セル全体を３５０℃に加熱しつつ、ＨＩＰ装置により２
０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の静水圧を２時間にわたって加え
た。この結果、図３に示すような複合化層を有する複合
部品が製造できた。即ち、ＪＩＳ ＭＣ３ Ｍｇ合金か
らなるマトリックス合金２０の表面に尖状をなす多角形
状のＳｉＣ粒子２１が押し込まれた状態で、しかも適度
の間隙を設けながら存在していることが判る。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、セラミックス粒子の粒
子形状が球状、多角形状のものを使用したので、母材表
面に形成された複合化層内の粒子同志の間隙が狭くなり
すぎず、したがってその間隙を複合化層中の母材が埋め
ることになり、複合化層と母材の耐剥離性が良好とな
る。さらに尖状を呈する多角形状のセラミックス粒子を
用いることにより、母材表面にセラミックス粒子が侵入
し易く、耐剥離性の向上に加えて複合化が容易となる。
子形状が球状、多角形状のものを使用したので、母材表
面に形成された複合化層内の粒子同志の間隙が狭くなり
すぎず、したがってその間隙を複合化層中の母材が埋め
ることになり、複合化層と母材の耐剥離性が良好とな
る。さらに尖状を呈する多角形状のセラミックス粒子を
用いることにより、母材表面にセラミックス粒子が侵入
し易く、耐剥離性の向上に加えて複合化が容易となる。
【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の他の実施要領の説明図
である。
である。
【図３】本発明に係る製造方法で製造した部材の断面部
分を拡大した金属組織を示す図である。
分を拡大した金属組織を示す図である。
１ 加圧型
２ 下パンチ
３ セラミックス粒子
４ 部品
５ 上パンチ
７ カプセル
Claims (3)
- 【請求項１】 金属又は樹脂材料の表面に球状、多角状
のセラミックス粒子が適度の間隔を置いて配置された複
合化層を有する複合部材。 - 【請求項２】 球状又は多角状のセラミックス粒子の所
定量を加圧型内に収容し、このセラミックス粒子内に金
属又は樹脂材料からなる部材を埋込み、所定温度におい
て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ことを特徴とする複合部材の
製造方法。 - 【請求項３】 球状又は多角状のセラミックス粒子中に
金属又は樹脂材料からなる部材を埋込み、更にこれらを
カプセル内に密封して、全体を所定温にしつつ等方静水
圧を加えて、部材表面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 |
|---|---|---|---|
| JP21268391A JPH0533015A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 複合部材とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21268391A JPH0533015A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 複合部材とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0533015A true JPH0533015A (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=16626690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21268391A Pending JPH0533015A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 複合部材とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0533015A (ja) |
-
1991
- 1991-07-30 JP JP21268391A patent/JPH0533015A/ja active Pending
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