JPH08325654A - Ｍｇ基複合材料の製造方法 - Google Patents
Ｍｇ基複合材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH08325654A JPH08325654A JP15701895A JP15701895A JPH08325654A JP H08325654 A JPH08325654 A JP H08325654A JP 15701895 A JP15701895 A JP 15701895A JP 15701895 A JP15701895 A JP 15701895A JP H08325654 A JPH08325654 A JP H08325654A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molten metal
- composite material
- powder
- producing
- based composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 マトリックスとなるＭｇ合金溶湯の強化材へ
の自発的浸透と溶湯撹拌とを併用して金属基複合材料を
工業的に製造する方法を提供する。 【構成】 本発明はＳｉＣ粉末に浸透助材としてＳｉＯ
2 を混合し、この混合粉２にマトリックスとなるＭｇ合
金溶湯を浸透させてなる溶湯に、Ｃａを０．０１〜０．
１重量％添加して撹拌し、ＳｉＣの凝集塊の発生を防止
することを特徴とするＭｇ基複合材料の製造方法であ
る。
の自発的浸透と溶湯撹拌とを併用して金属基複合材料を
工業的に製造する方法を提供する。 【構成】 本発明はＳｉＣ粉末に浸透助材としてＳｉＯ
2 を混合し、この混合粉２にマトリックスとなるＭｇ合
金溶湯を浸透させてなる溶湯に、Ｃａを０．０１〜０．
１重量％添加して撹拌し、ＳｉＣの凝集塊の発生を防止
することを特徴とするＭｇ基複合材料の製造方法であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＭｇ又はＭｇ合金をマト
リックスとする金属基複合材料の製造方法に関する。
リックスとする金属基複合材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属をマトリックスとする複合材料の製
造方法として、代表的なものとして溶湯鍛造法（スクイ
ズキャスト），粉末冶金法，溶湯撹拌法などがある。溶
湯鍛造法は強化材のプリフォームを作り、これを型内に
設置したあと、溶融金属を注湯加圧して含浸させる方法
である。また、粉末冶金法はマトリックス金属の粉末と
強化材粉末とを予め混合し、これを成形したあと、熱間
押出などの加工をおこない複合化させて材料を得る方法
である。溶湯撹拌法は溶融した金属を撹拌翼で撹拌しな
がら強化材を添加しこの溶湯を型に鋳込む方法である。
一方Ｍｇ合金をマトリックスとし、強化材にＳｉＣのウ
ィスカーや粒子を用い、Ｍｇ合金にＣａを０．1 〜１．
0 重量％を添加してＭｇ合金と強化材との濡れ性を改善
した複合材料が知られている（特開平２−１２２０３３
号公報）。
造方法として、代表的なものとして溶湯鍛造法（スクイ
ズキャスト），粉末冶金法，溶湯撹拌法などがある。溶
湯鍛造法は強化材のプリフォームを作り、これを型内に
設置したあと、溶融金属を注湯加圧して含浸させる方法
である。また、粉末冶金法はマトリックス金属の粉末と
強化材粉末とを予め混合し、これを成形したあと、熱間
押出などの加工をおこない複合化させて材料を得る方法
である。溶湯撹拌法は溶融した金属を撹拌翼で撹拌しな
がら強化材を添加しこの溶湯を型に鋳込む方法である。
一方Ｍｇ合金をマトリックスとし、強化材にＳｉＣのウ
ィスカーや粒子を用い、Ｍｇ合金にＣａを０．1 〜１．
0 重量％を添加してＭｇ合金と強化材との濡れ性を改善
した複合材料が知られている（特開平２−１２２０３３
号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】溶湯鍛造法はプリフォ
ームを用いるため強化材の形状と体積率の範囲が限定さ
れてしまい、製造コストも高くなるという、いくつかの
欠点がある。また粉末冶金法は型材などの製造には適し
ているが、ニアネット形状の部材の製造が困難であると
ともに、製造コストがかかるという欠点がある。溶湯撹
拌法は強化材の添加の際に溶湯表面の膜を突き破って強
化材を溶湯内に取込むため、溶湯の機械的撹拌をおこな
うが、これにともなって溶湯中に酸化膜のみならず雰囲
気ガスも巻込むため、溶湯中に気泡が生じ機械的性質の
劣化した欠陥の多い材料ができる。本出願人は、これら
の問題点を解消したＭｇ基複合材料の製造方法を先に提
案した。この方法は、強化材粉末上にマトリックスのＭ
ｇ合金溶湯を接触させ、この溶湯を強化材粉末に浸透さ
せる方法において、強化材粉末に浸透助材を混合して浸
透を促進させる方法である。そして、この方法を工業的
に利用するにあたって、Ｍｇ合金溶湯が、強化材の底ま
で浸透したのち、溶湯表面を乱さない程度の撹拌を溶湯
に加え、強化材粒子を溶湯中に均一に分散させた後、こ
れを鋳型に鋳造する方法がコスト的にも安価で、強化材
の体積率の調製も容易であり、前記溶湯撹拌法よりはる
かに欠陥が少ない複合材を同等の製造コストで作ること
ができた。しかしながら、撹拌により強化材を溶湯中に
分散させる工程において、ある種の強化材に対してＭｇ
合金中の特定元素がその分散性に著しい影響を及ぼすこ
とが判った。本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、Ｍｇ合金中の強化材の分散性を改善したＭｇ基複合
材料の製造方法を提供することを目的とする。
ームを用いるため強化材の形状と体積率の範囲が限定さ
れてしまい、製造コストも高くなるという、いくつかの
欠点がある。また粉末冶金法は型材などの製造には適し
ているが、ニアネット形状の部材の製造が困難であると
ともに、製造コストがかかるという欠点がある。溶湯撹
拌法は強化材の添加の際に溶湯表面の膜を突き破って強
化材を溶湯内に取込むため、溶湯の機械的撹拌をおこな
うが、これにともなって溶湯中に酸化膜のみならず雰囲
気ガスも巻込むため、溶湯中に気泡が生じ機械的性質の
劣化した欠陥の多い材料ができる。本出願人は、これら
の問題点を解消したＭｇ基複合材料の製造方法を先に提
案した。この方法は、強化材粉末上にマトリックスのＭ
ｇ合金溶湯を接触させ、この溶湯を強化材粉末に浸透さ
せる方法において、強化材粉末に浸透助材を混合して浸
透を促進させる方法である。そして、この方法を工業的
に利用するにあたって、Ｍｇ合金溶湯が、強化材の底ま
で浸透したのち、溶湯表面を乱さない程度の撹拌を溶湯
に加え、強化材粒子を溶湯中に均一に分散させた後、こ
れを鋳型に鋳造する方法がコスト的にも安価で、強化材
の体積率の調製も容易であり、前記溶湯撹拌法よりはる
かに欠陥が少ない複合材を同等の製造コストで作ること
ができた。しかしながら、撹拌により強化材を溶湯中に
分散させる工程において、ある種の強化材に対してＭｇ
合金中の特定元素がその分散性に著しい影響を及ぼすこ
とが判った。本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、Ｍｇ合金中の強化材の分散性を改善したＭｇ基複合
材料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ＳｉＣ粉末に浸透助材としてＳｉＯ2 を混合し、この
混合粉にマトリックスとなるＭｇ合金溶湯を浸透させて
なる溶湯に、Ｃａを０．０１〜０．1 重量％添加して撹
拌し、ＳｉＣの凝集塊の発生を防止するＭｇ基複合材料
の製造方法によって前記課題を解消した。
はＳｉＣ粉末に浸透助材としてＳｉＯ2 を混合し、この
混合粉にマトリックスとなるＭｇ合金溶湯を浸透させて
なる溶湯に、Ｃａを０．０１〜０．1 重量％添加して撹
拌し、ＳｉＣの凝集塊の発生を防止するＭｇ基複合材料
の製造方法によって前記課題を解消した。
【０００５】
【作用】ＳｉＣ粉末に浸透助材としてＳｉＯ2 を混合
し、この混合粉にマトリックスとなるＭｇ合金溶湯を浸
透させてなる溶湯に、Ｃａを０．０１〜０．1 重量％添
加して撹拌することにより、複合材料内にＳｉＣ粉末の
凝集塊の発生がなくなる。
し、この混合粉にマトリックスとなるＭｇ合金溶湯を浸
透させてなる溶湯に、Ｃａを０．０１〜０．1 重量％添
加して撹拌することにより、複合材料内にＳｉＣ粉末の
凝集塊の発生がなくなる。
【０００６】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。金属基複合材料のマトリックスには
Ｍｇ合金を、そして実際の実施にあたってはＭｇ合金の
インゴットを用いる。強化材としてセラミックスのＳｉ
Ｃを用いる。粒径としては０．1 〜１００μm の範囲の
ものがよく、１００μm 以上では、複合材の強度低下を
招き、また０．１μm 以下では複合材溶湯の粘性が高く
なり過ぎ実用に適さない。次に浸透助材を用いる。この
浸透助材は前記強化材の粒子に混合する。この浸透助材
としては例えばＳｉＯ2 粉末を用いる。其他の浸透助材
としてはＺｎＯがある。即ちこの浸透助材はＭｇ溶湯と
接触し、発熱を伴って反応する酸化物を用いる。強化材
に対する浸透助材の添加量は、強化材と浸透助材の混合
粉末中の体積率で１〜９９％とする。ここで、１％未満
では強化材への浸透が起らない。また９９％を越える
と、複合材とした場合に、複合材中の強化材の体積率が
非常に小さい場合でも浸透助材（具体的にはＳｉ）の濃
度が高くなり過ぎ、合金の融点が著しく上昇し、Ｍｇ基
複合材としての実用性が損なわれる。
ら詳細に説明する。金属基複合材料のマトリックスには
Ｍｇ合金を、そして実際の実施にあたってはＭｇ合金の
インゴットを用いる。強化材としてセラミックスのＳｉ
Ｃを用いる。粒径としては０．1 〜１００μm の範囲の
ものがよく、１００μm 以上では、複合材の強度低下を
招き、また０．１μm 以下では複合材溶湯の粘性が高く
なり過ぎ実用に適さない。次に浸透助材を用いる。この
浸透助材は前記強化材の粒子に混合する。この浸透助材
としては例えばＳｉＯ2 粉末を用いる。其他の浸透助材
としてはＺｎＯがある。即ちこの浸透助材はＭｇ溶湯と
接触し、発熱を伴って反応する酸化物を用いる。強化材
に対する浸透助材の添加量は、強化材と浸透助材の混合
粉末中の体積率で１〜９９％とする。ここで、１％未満
では強化材への浸透が起らない。また９９％を越える
と、複合材とした場合に、複合材中の強化材の体積率が
非常に小さい場合でも浸透助材（具体的にはＳｉ）の濃
度が高くなり過ぎ、合金の融点が著しく上昇し、Ｍｇ基
複合材としての実用性が損なわれる。
【０００７】まず図１に示すように加熱溶解に用いるル
ツボ（鋼製）１の底部に、所定割合に混合した強化材と
浸透助材との混合粉２を収容する。次に混合粉２の上部
に、マトリックスとなる合金、即ちＭｇ又はＭｇ合金の
インゴット３を載置する。なお４はルツボ１の底部に設
けたガス抜き用の穴である。図２は、このルツボ１を用
いた製造要領を示す。すなわち６は高周波誘導炉で、こ
の炉内には前記のルツボ１が配置してある。高周波誘導
炉６は、これを雰囲気置換チャンバー７で囲み、このチ
ャンバー７にはチャンバー７内に雰囲気ガスを送入する
入口８と、置換雰囲気を外部へ排出する出口９とを設け
てある。雰囲気ガスとしては、Ａｒガス，ＣＯ2 ＋ＳＦ
6 混合ガス等、通常Ｍｇの加熱溶解雰囲気として使用さ
れるガスならばいずれでもよい。Ｍｇインゴット３を上
記雰囲気で所定時間加熱（約７００℃）して溶湯３ａと
し、この溶湯３ａが下部の混合粉２のなかに浸透する。
この時、浸透助材は、Ｍｇの溶湯と発熱を伴って反応
し、酸化マグネシウムを生成する。浸透時に穴４から粉
末中のガスが排出される。浸透が終了する。次に、この
溶湯に対し、Ｃａを０．０１〜０．1 重量％添加し、撹
拌翼などを用いて溶湯を撹拌し、溶湯中に強化材の粒子
とＣａとを均一に分散させる。なお、撹拌は溶湯表面の
酸化膜を取り込まないように軽くおこなう。以上のよう
に処理した溶湯は既存の鋳造方法、たとえば重力鋳造，
低圧鋳造，ダイカスト等による方法で鋳造し複合材料か
らなる製品を得る。この結果、製造された複合材料中に
はＳｉＣの凝集塊の発生は全くみられない。
ツボ（鋼製）１の底部に、所定割合に混合した強化材と
浸透助材との混合粉２を収容する。次に混合粉２の上部
に、マトリックスとなる合金、即ちＭｇ又はＭｇ合金の
インゴット３を載置する。なお４はルツボ１の底部に設
けたガス抜き用の穴である。図２は、このルツボ１を用
いた製造要領を示す。すなわち６は高周波誘導炉で、こ
の炉内には前記のルツボ１が配置してある。高周波誘導
炉６は、これを雰囲気置換チャンバー７で囲み、このチ
ャンバー７にはチャンバー７内に雰囲気ガスを送入する
入口８と、置換雰囲気を外部へ排出する出口９とを設け
てある。雰囲気ガスとしては、Ａｒガス，ＣＯ2 ＋ＳＦ
6 混合ガス等、通常Ｍｇの加熱溶解雰囲気として使用さ
れるガスならばいずれでもよい。Ｍｇインゴット３を上
記雰囲気で所定時間加熱（約７００℃）して溶湯３ａと
し、この溶湯３ａが下部の混合粉２のなかに浸透する。
この時、浸透助材は、Ｍｇの溶湯と発熱を伴って反応
し、酸化マグネシウムを生成する。浸透時に穴４から粉
末中のガスが排出される。浸透が終了する。次に、この
溶湯に対し、Ｃａを０．０１〜０．1 重量％添加し、撹
拌翼などを用いて溶湯を撹拌し、溶湯中に強化材の粒子
とＣａとを均一に分散させる。なお、撹拌は溶湯表面の
酸化膜を取り込まないように軽くおこなう。以上のよう
に処理した溶湯は既存の鋳造方法、たとえば重力鋳造，
低圧鋳造，ダイカスト等による方法で鋳造し複合材料か
らなる製品を得る。この結果、製造された複合材料中に
はＳｉＣの凝集塊の発生は全くみられない。
【０００８】
【実施例】平均粒子径１３μm のＳｉＣ粒子２５０ｇ
と、体積率１０％のＳｉＯ2 粒子を均一に混合して混合
粉を作った。次にこれを図１に示す鋼製のルツボに入
れ、その上にＭｇ合金Ｍｇ−６ｗｔ％Ｚｎのインゴット
を載置した。これを図２に示す高周波誘導炉で溶解し、
この溶湯にＣａを０．0 7 重量％添加して撹拌し均一に
分散させたのち、鋳込んだ。凝固後の複合材料の断面を
図３に示す。なお比較のため、０．2 ｗｔ％のＣａを添
加し、全く同じ要領で処理した場合の複合材料の断面を
図４に示す。図３によれば強化材であるＳｉＣ粒子は均
一に分散しており、極めて良好な複合状態を呈してい
る。一方、図４によれば１００〜１０００μm 程度のＳ
ｉＣ粒子の凝集塊が随所にみられた。よってＣａの添加
量は少くとも０．1 ｗｔ％以下に特定することによっ
て、強化材の分散性を改善することが明らかに確認でき
た。また、添加量が０．０１ｗｔ％以下では効果はえら
れなかった。
と、体積率１０％のＳｉＯ2 粒子を均一に混合して混合
粉を作った。次にこれを図１に示す鋼製のルツボに入
れ、その上にＭｇ合金Ｍｇ−６ｗｔ％Ｚｎのインゴット
を載置した。これを図２に示す高周波誘導炉で溶解し、
この溶湯にＣａを０．0 7 重量％添加して撹拌し均一に
分散させたのち、鋳込んだ。凝固後の複合材料の断面を
図３に示す。なお比較のため、０．2 ｗｔ％のＣａを添
加し、全く同じ要領で処理した場合の複合材料の断面を
図４に示す。図３によれば強化材であるＳｉＣ粒子は均
一に分散しており、極めて良好な複合状態を呈してい
る。一方、図４によれば１００〜１０００μm 程度のＳ
ｉＣ粒子の凝集塊が随所にみられた。よってＣａの添加
量は少くとも０．1 ｗｔ％以下に特定することによっ
て、強化材の分散性を改善することが明らかに確認でき
た。また、添加量が０．０１ｗｔ％以下では効果はえら
れなかった。
【０００９】
【発明の効果】本発明の方法によれば、浸透法を適用し
てマトリックスであるＭｇ合金の溶湯に強化材としてＳ
ｉＣを用いる場合に、特定量以下のＣａを溶湯に添加し
て撹拌することによって、溶湯中におけるＳｉＣの分散
性が良好となり、ＳｉＣの凝集塊の発生を防止すること
ができる。また溶湯撹拌法とほぼ同等の安価な製造コス
トで非常に欠陥が少ないＭｇ基複合材料が得られる。
てマトリックスであるＭｇ合金の溶湯に強化材としてＳ
ｉＣを用いる場合に、特定量以下のＣａを溶湯に添加し
て撹拌することによって、溶湯中におけるＳｉＣの分散
性が良好となり、ＳｉＣの凝集塊の発生を防止すること
ができる。また溶湯撹拌法とほぼ同等の安価な製造コス
トで非常に欠陥が少ないＭｇ基複合材料が得られる。
【図１】本発明に係る実施例の一部の工程を説明する図
である。
である。
【図２】図１の工程に続く工程を説明する図である。
【図３】本発明に係る方法で製造した複合材料の金属組
織の断面を示す図面に代る写真である。
織の断面を示す図面に代る写真である。
【図４】Ｃａの添加量を多くした本発明に対応する比較
例の複合材料の金属組織の断面を示す図面に代る写真で
ある。
例の複合材料の金属組織の断面を示す図面に代る写真で
ある。
１ ルツボ ２ 混合粉 ３ インゴット ６ 高周波誘導炉 ７ 雰囲気置換チャンバー
Claims (2)
- 【請求項１】 ＳｉＣ粉末に浸透助材としてＳｉＯ2 を
混合し、この混合粉にマトリックスとなるＭｇ合金溶湯
を浸透させてなる溶湯に、Ｃａを０．０１〜０．1 重量
％添加して撹拌し、ＳｉＣの凝集塊の発生を防止するこ
とを特徴とするＭｇ基複合材料の製造方法。 - 【請求項２】 溶湯の前記撹拌は雰囲気ガスや溶湯表面
の酸化膜を取り込まないように軽くおこなうことを特徴
とする請求項１に記載のＭｇ基複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15701895A JPH08325654A (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | Ｍｇ基複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15701895A JPH08325654A (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | Ｍｇ基複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08325654A true JPH08325654A (ja) | 1996-12-10 |
Family
ID=15640391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15701895A Pending JPH08325654A (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | Ｍｇ基複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08325654A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1811049A3 (de) * | 2006-01-18 | 2008-07-02 | Bayerische Motorenwerke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung partikelverstärkter Metalle |
| JP2010202940A (ja) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Nissei Plastics Ind Co | カーボンナノ複合金属材料の製造方法 |
-
1995
- 1995-05-31 JP JP15701895A patent/JPH08325654A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1811049A3 (de) * | 2006-01-18 | 2008-07-02 | Bayerische Motorenwerke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung partikelverstärkter Metalle |
| DE102006002337B4 (de) | 2006-01-18 | 2025-10-09 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung partikelverstärkter Metalle |
| JP2010202940A (ja) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Nissei Plastics Ind Co | カーボンナノ複合金属材料の製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4753690A (en) | Method for producing composite material having an aluminum alloy matrix with a silicon carbide reinforcement | |
| US5791397A (en) | Processes for producing Mg-based composite materials | |
| KR910006069B1 (ko) | 섬유강화 알루미늄 복합 주조체의 제조법 | |
| Gui M.-C. et al. | Microstructure and mechanical properties of cast (Al–Si)/SiCp composites produced by liquid and semisolid double stirring process | |
| KR20120123685A (ko) | 입자성 알루미늄 나노 복합재와 그 생산 공정 | |
| US5083602A (en) | Stepped alloying in the production of cast composite materials (aluminum matrix and silicon additions) | |
| JPH05507964A (ja) | 向上された粒子／マトリクス濡れ作用を用いた金属マトリクス複合材料の生成のための溶融方法 | |
| US5336291A (en) | Method of production of a metallic composite material incorporating metal carbide particles dispersed therein | |
| JPH07503994A (ja) | アルミニウム−マグネシウムマトリックス合金を含有する鋳造複合材料の製造法 | |
| CN1060979C (zh) | 铝基复合材料的无压渗透铸造方法 | |
| JPH07310131A (ja) | Ｍｇ基複合材料の製造方法 | |
| JP2921030B2 (ja) | ベーンポンプのベーン材料とその製造方法 | |
| JPH0881722A (ja) | Ｍｇ基部分強化複合部材の製造方法 | |
| JPH0578708A (ja) | アルミニウム基粒子複合合金の製造方法 | |
| JPH11170027A (ja) | 金属−セラミックス複合材料用インゴット及びその製造方法 | |
| JP4167317B2 (ja) | 鋳造用金属−セラミックス複合材料の製造方法 | |
| JP4381330B2 (ja) | 鋳造用金属基複合材料の製造方法 | |
| JPH0428835A (ja) | 粒子分散複合材料の製造方法 | |
| RU2188248C1 (ru) | Способ изготовления металломатричного композита | |
| JP3457155B2 (ja) | Ａｌ基複合材料およびその製造方法 | |
| JP2004230394A (ja) | レオキャスト鋳造法 | |
| JPH0711045B2 (ja) | ＳｉＣ分散鋳造複合材料の製造法 | |
| JPH05214477A (ja) | 複合材料とその製造方法 | |
| JPH079113A (ja) | 複合材の製造方法 | |
| JP3087913B2 (ja) | 粒子分散型複合材料とその製造方法 |