JPH06192765A - 金属基複合材料用プリフォーム成形方法 - Google Patents
金属基複合材料用プリフォーム成形方法Info
- Publication number
- JPH06192765A JPH06192765A JP4345800A JP34580092A JPH06192765A JP H06192765 A JPH06192765 A JP H06192765A JP 4345800 A JP4345800 A JP 4345800A JP 34580092 A JP34580092 A JP 34580092A JP H06192765 A JPH06192765 A JP H06192765A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- preform
- molding method
- metal
- preform molding
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 脱水・乾燥工程を不要としてプリフォーム成
形時間が短縮され、完成プリフォームにおいて優れた寸
法精度を得ることができる金属基複合材料用プリフォー
ム成形方法を提供する。 【構成】 セラミックスウイスカーおよび／または繊維
に粉末無機バインダーを添加し、しかる後にプレス成形
して金属基複合材料用プリフォームを得ることとした。
形時間が短縮され、完成プリフォームにおいて優れた寸
法精度を得ることができる金属基複合材料用プリフォー
ム成形方法を提供する。 【構成】 セラミックスウイスカーおよび／または繊維
に粉末無機バインダーを添加し、しかる後にプレス成形
して金属基複合材料用プリフォームを得ることとした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属基複合材料用プリ
フォーム成形方法に関する。
フォーム成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶湯鍛造法（高圧凝固法）により金属基
複合材料を製造するときには、強化材としてセラミック
ウイスカーおよび／または繊維を予め所定形状に成形
（プリフォーム）する必要がある。このプリフォームの
成形方法では、セラミックウイスカーを水または有機溶
剤に分散させ、スラリー状にし、該スラリーを吸引また
は加圧脱水してプリフォームとし、さらに、このプリフ
ォームを加熱乾燥させる等の処理がなされている。
複合材料を製造するときには、強化材としてセラミック
ウイスカーおよび／または繊維を予め所定形状に成形
（プリフォーム）する必要がある。このプリフォームの
成形方法では、セラミックウイスカーを水または有機溶
剤に分散させ、スラリー状にし、該スラリーを吸引また
は加圧脱水してプリフォームとし、さらに、このプリフ
ォームを加熱乾燥させる等の処理がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のプリフ
ォーム成形方法は、以下のような欠点があった。スラリ
ー状にしたウイスカーまたは繊維を吸引濾過または加圧
脱水するための成形時間が長く、特に、Ｖｆ値が大きく
なるほど成形時間が長くなる。プリフォーム乾燥温度
は、６０℃〜１２０℃で行うが、寸法によって数時間か
ら十数時間の乾燥が必要である。吸引濾過または加圧脱
水でプリフォームが収縮し、濾過面に付着することがあ
り、プリフォームの欠けが発生することがある。プリフ
ォーム乾燥工程で、収縮が発生し、変形するため、寸法
精度が悪くなる。
ォーム成形方法は、以下のような欠点があった。スラリ
ー状にしたウイスカーまたは繊維を吸引濾過または加圧
脱水するための成形時間が長く、特に、Ｖｆ値が大きく
なるほど成形時間が長くなる。プリフォーム乾燥温度
は、６０℃〜１２０℃で行うが、寸法によって数時間か
ら十数時間の乾燥が必要である。吸引濾過または加圧脱
水でプリフォームが収縮し、濾過面に付着することがあ
り、プリフォームの欠けが発生することがある。プリフ
ォーム乾燥工程で、収縮が発生し、変形するため、寸法
精度が悪くなる。
【０００４】したがって、本発明の目的は、脱水・乾燥
工程を不要としてプリフォーム成形時間が短縮され、完
成プリフォームにおいて優れた寸法精度を得ることがで
きる金属基複合材料用プリフォーム成形方法を提供する
ことにある。
工程を不要としてプリフォーム成形時間が短縮され、完
成プリフォームにおいて優れた寸法精度を得ることがで
きる金属基複合材料用プリフォーム成形方法を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の方
法において、水または有機溶剤を利用してプリフォーム
を行っていることに根本的問題があることに着眼し、プ
リフォームを乾式で行う方法について鋭意検討した結
果、本発明に到達した。
法において、水または有機溶剤を利用してプリフォーム
を行っていることに根本的問題があることに着眼し、プ
リフォームを乾式で行う方法について鋭意検討した結
果、本発明に到達した。
【０００６】上記目的達成のため、請求項１の金属基複
合材料用プリフォーム成形方法は、セラミックスウイス
カーおよび／または繊維に粉末無機バインダーを添加
し、しかる後にプレス成形することよりなることを特徴
とする。
合材料用プリフォーム成形方法は、セラミックスウイス
カーおよび／または繊維に粉末無機バインダーを添加
し、しかる後にプレス成形することよりなることを特徴
とする。
【０００７】本発明において使用されるセラミックスウ
イスカーまたは繊維の原料は、炭化ケイ素，窒化ケイ
素，アルミナ，酸化亜鉛，チタン酸カリウム，ホウ酸ア
ルミニウム，酸化マグネシウム等を使用することができ
る。
イスカーまたは繊維の原料は、炭化ケイ素，窒化ケイ
素，アルミナ，酸化亜鉛，チタン酸カリウム，ホウ酸ア
ルミニウム，酸化マグネシウム等を使用することができ
る。
【０００８】セラミックスウイスカーと繊維とは、いず
れか一方のみまたは双方を使用することができ、２種以
上の原料からなるものを混合して使用することもでき
る。
れか一方のみまたは双方を使用することができ、２種以
上の原料からなるものを混合して使用することもでき
る。
【０００９】粉末の無機バインダーは、加熱による硬化
作用があり、複合化時にプリフォームが金属溶湯の圧力
に耐えるに足る強度を備えるようにするものでなければ
ならない。
作用があり、複合化時にプリフォームが金属溶湯の圧力
に耐えるに足る強度を備えるようにするものでなければ
ならない。
【００１０】このような要請に応える最良の材料は、フ
リット粉末である。フリット粉末は、数種類の酸化物を
溶融，冷却，粉砕して得られるものである。フリット粉
末の主成分は、ＳｉＯ2 が好適であり、他に適宜Ｂ2 Ｏ
3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｎａ2 Ｏ，Ｌｉ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏ，Ｃａ
Ｏ，ＭｇＯ，ＰｂＯ，ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 等を添加し、
軟化点，熱膨張係数，ウイスカーとの親和性等を調整す
る。
リット粉末である。フリット粉末は、数種類の酸化物を
溶融，冷却，粉砕して得られるものである。フリット粉
末の主成分は、ＳｉＯ2 が好適であり、他に適宜Ｂ2 Ｏ
3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｎａ2 Ｏ，Ｌｉ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏ，Ｃａ
Ｏ，ＭｇＯ，ＰｂＯ，ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 等を添加し、
軟化点，熱膨張係数，ウイスカーとの親和性等を調整す
る。
【００１１】セラミックスウイスカーの材質によってフ
リット粉末の組成は異なるが、ＳｉＯ2 を１．０―４．
０、Ｂ2 Ｏ3 を０―１．０、Ａｌ2 Ｏ3 を０―１．０、
Ｎａ 2 Ｏ，Ｌｉ2 Ｏ，ＣａＯ，ＭｇＯ，Ｋ2 Ｏあるいは
ＰｂＯのうちの１種または２種以上を総和で１．０、そ
して、ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 のうちの１種または２種を総
和で０―１．０の割合（モル比）で配合することが好適
である。
リット粉末の組成は異なるが、ＳｉＯ2 を１．０―４．
０、Ｂ2 Ｏ3 を０―１．０、Ａｌ2 Ｏ3 を０―１．０、
Ｎａ 2 Ｏ，Ｌｉ2 Ｏ，ＣａＯ，ＭｇＯ，Ｋ2 Ｏあるいは
ＰｂＯのうちの１種または２種以上を総和で１．０、そ
して、ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 のうちの１種または２種を総
和で０―１．０の割合（モル比）で配合することが好適
である。
【００１２】すなわち、例えば、アルカリ金属酸化物，
アルカリ土類金属酸化物および鉛酸化物の総和を１ｍｏ
ｌとし、それに対し、二酸化ケイ素を１．０―４．０ｍ
ｏｌ、酸化ホウ素を０―１．０ｍｏｌ、酸化アルミを０
―１．０ｍｏｌ、酸化チタンと酸化ジルコニウムを０―
１．０ｍｏｌの範囲で調整配合することができる。
アルカリ土類金属酸化物および鉛酸化物の総和を１ｍｏ
ｌとし、それに対し、二酸化ケイ素を１．０―４．０ｍ
ｏｌ、酸化ホウ素を０―１．０ｍｏｌ、酸化アルミを０
―１．０ｍｏｌ、酸化チタンと酸化ジルコニウムを０―
１．０ｍｏｌの範囲で調整配合することができる。
【００１３】フリット粉末の粒子寸法は、直径１０μｍ
以下が望ましく、１μｍ以下であることが好ましい。直
径１０μｍ以上の場合、金属基複合材料の強度低下の原
因となる。
以下が望ましく、１μｍ以下であることが好ましい。直
径１０μｍ以上の場合、金属基複合材料の強度低下の原
因となる。
【００１４】また、フリット粉の添加量は、１０重量％
以下であることが好ましく、３重量％以下が好適であ
る。フリット粉の添加量が増加するに従って、プリフォ
ーム強度は向上するが、金属基複合材料の強度低下の原
因となるからである。
以下であることが好ましく、３重量％以下が好適であ
る。フリット粉の添加量が増加するに従って、プリフォ
ーム強度は向上するが、金属基複合材料の強度低下の原
因となるからである。
【００１５】本発明では、セラミックスウイスカーおよ
び／または繊維に粉末無機バインダーを添加・混合し、
２０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力でプレス成形した
後、加熱処理（６００〜１１００℃）してプリフォーム
を得る。
び／または繊維に粉末無機バインダーを添加・混合し、
２０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力でプレス成形した
後、加熱処理（６００〜１１００℃）してプリフォーム
を得る。
【００１６】
【実施例】以下に、本発明の実施例を挙げるが、本発明
はこれらの実施例等に限定されるものではない。
はこれらの実施例等に限定されるものではない。
【００１７】実施例１ ホウ酸アルミニウム（９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 ）ウイ
スカーのプリフォーム成形 無機バインダーのフリット粉末の組成を、ＳｉＯ2 を
１．６、Ｂ2 Ｏ3 を１．０、Ａｌ2 Ｏ3 を０．２０、Ｎ
ａ2 Ｏを０．５０、ＣａＯを０．２５、ＭｇＯを０．２
５（ｍｏｌ比）とした。
スカーのプリフォーム成形 無機バインダーのフリット粉末の組成を、ＳｉＯ2 を
１．６、Ｂ2 Ｏ3 を１．０、Ａｌ2 Ｏ3 を０．２０、Ｎ
ａ2 Ｏを０．５０、ＣａＯを０．２５、ＭｇＯを０．２
５（ｍｏｌ比）とした。
【００１８】ホウ酸アルミニウム（９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ
2 Ｏ3 ）ウイスカー１００ｇに対し、直径１μｍの上記
フリット粉末を３ｇ添加し、均一混合・加圧成形・加熱
を行った。プリフォームは、フリット粉により硬化し、
後述する試験結果にも示されるように良好な特性を示し
た。
2 Ｏ3 ）ウイスカー１００ｇに対し、直径１μｍの上記
フリット粉末を３ｇ添加し、均一混合・加圧成形・加熱
を行った。プリフォームは、フリット粉により硬化し、
後述する試験結果にも示されるように良好な特性を示し
た。
【００１９】実施例２ 炭化ケイ素（ＳｉＣ）ウイスカーのプリフォーム成形 無機バインダーのフリット粉末の組成を、ＳｉＯ2 を
２．６、Ｂ2 Ｏ3 を０．７６、Ａｌ2 Ｏ3 を０．４２、
Ｎａ2 Ｏを０．３４、ＣａＯを０．３４、ＭｇＯを０．
３１、Ｋ2 Ｏを０．０１（ｍｏｌ比）とした。
２．６、Ｂ2 Ｏ3 を０．７６、Ａｌ2 Ｏ3 を０．４２、
Ｎａ2 Ｏを０．３４、ＣａＯを０．３４、ＭｇＯを０．
３１、Ｋ2 Ｏを０．０１（ｍｏｌ比）とした。
【００２０】炭化ケイ素（ＳｉＣ）ウイスカー１００ｇ
に対し、直径１μｍの上記フリット粉末を１ｇ添加し、
均一混合・加圧成形・加熱を行った。プリフォームは、
フリット粉により硬化し、後述する試験結果にも示され
るように良好な特性を示した。
に対し、直径１μｍの上記フリット粉末を１ｇ添加し、
均一混合・加圧成形・加熱を行った。プリフォームは、
フリット粉により硬化し、後述する試験結果にも示され
るように良好な特性を示した。
【００２１】実施例１，２で成形したプリフォームをＡ
Ｃ８Ａ合金と複合化し、溶湯圧力によるプリフォーム成
形率を測定した。また、比較のため、バインダーを添加
しないプリフォームについても測定を行った。
Ｃ８Ａ合金と複合化し、溶湯圧力によるプリフォーム成
形率を測定した。また、比較のため、バインダーを添加
しないプリフォームについても測定を行った。
【００２２】測定方法は、図１に示すように、プリフォ
ームを試験キャスト内に置き（左図）、溶湯を加圧して
導入し（中央図）、複合後（右図）のプリフォームの高
さＨ 2 と初期のプリフォーム高さＨ1 とから変形率を求
めた。
ームを試験キャスト内に置き（左図）、溶湯を加圧して
導入し（中央図）、複合後（右図）のプリフォームの高
さＨ 2 と初期のプリフォーム高さＨ1 とから変形率を求
めた。
【００２３】（１）複合化条件 溶湯温度 ７２０℃ 金型温度 ２５０℃ 溶湯圧力 ５００ｋｇｆ／ｃｍ2
【００２４】（２）変形率 変形率＝（Ｈ1 ―Ｈ2 ）／Ｈ1 （３）測定結果 測定結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】上記測定結果から明かなように、プリフォ
ーム強化に関し、バインダーが有効に働いていることが
了解される。
ーム強化に関し、バインダーが有効に働いていることが
了解される。
【００２７】
【発明の効果】上記したところから明かなように、本発
明によれば、脱水・乾燥工程を不要としてプリフォーム
成形時間が短縮され、完成プリフォームにおいて優れた
寸法精度を得ることができる金属基複合材料用プリフォ
ーム成形方法が提供される。なお、本発明では、フリッ
ト粉末の添加率等を調整することにより、プリフォーム
強度を調整し、金属と複合化したときの変形率もコント
ロールすることができる。
明によれば、脱水・乾燥工程を不要としてプリフォーム
成形時間が短縮され、完成プリフォームにおいて優れた
寸法精度を得ることができる金属基複合材料用プリフォ
ーム成形方法が提供される。なお、本発明では、フリッ
ト粉末の添加率等を調整することにより、プリフォーム
強度を調整し、金属と複合化したときの変形率もコント
ロールすることができる。
【図１】本発明により得られた金属基複合材料用プリフ
ォームの変形率の測定方法を説明する模式図である。
ォームの変形率の測定方法を説明する模式図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 セラミックスウイスカーおよび／または
繊維に粉末無機バインダーを添加し、しかる後にプレス
成形することよりなることを特徴とする金属基複合材料
用プリフォーム成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4345800A JP3067432B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 金属基複合材料用プリフォーム成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4345800A JP3067432B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 金属基複合材料用プリフォーム成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06192765A true JPH06192765A (ja) | 1994-07-12 |
| JP3067432B2 JP3067432B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=18379070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4345800A Expired - Fee Related JP3067432B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 金属基複合材料用プリフォーム成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3067432B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6183876B1 (en) | 1997-07-10 | 2001-02-06 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Preform and production method therefor |
| US6291057B1 (en) | 1998-01-30 | 2001-09-18 | Mazda Motor Corporation | Composite product, preform for making the composite product and process of making the preform |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP4345800A patent/JP3067432B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6183876B1 (en) | 1997-07-10 | 2001-02-06 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Preform and production method therefor |
| US6589462B2 (en) | 1997-07-10 | 2003-07-08 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method for producing a ceramic preform |
| US6291057B1 (en) | 1998-01-30 | 2001-09-18 | Mazda Motor Corporation | Composite product, preform for making the composite product and process of making the preform |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3067432B2 (ja) | 2000-07-17 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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