JPH0885836A

JPH0885836A - プリフォーム用造粒粉の製造方法

Info

Publication number: JPH0885836A
Application number: JP22279094A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Nishihara; 達夫西原; Hiromi Shii; 弘海椎
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1994-09-19
Filing date: 1994-09-19
Publication date: 1996-04-02

Abstract

(57)【要約】【目的】ＦＲＭに用いるプリフォームにおいて、複合
時における変形の少ないプリフォーム用の造粒粉を提供
する。【構成】本発明はＦＲＭに用いるプリフォームを製造
する場合において、超音波処理中の水に無機バインダー
を加えて攪拌したあと、これにカップリング剤を加えて
無機バインダーの再凝集を防止し、これをプリフォーム
用のスラリーに添加して攪拌し、このスラリーからプリ
フォーム用の造粒粉を製造することを特徴とするプリフ
ォーム用造粒粉の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は繊維強化金属（以下、Ｆ
ＲＭと略記）を製造する際に用いるプリフォーム用造粒
粉の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】部材の強度や耐熱性を向上させるため、
Ａｌ合金などをマトリックスとして、これにセラミック
スのウィスカーや短繊維で成形したプリフォームを用
い、これらを溶湯鍛造法（高圧凝固法）によって複合化
したＦＲＭが用いられている。このＦＲＭに用いる前記
プリフォームの製造には、ウィスカーなどを水または有
機溶媒に分散させたスラリーを作り、これを成形型内に
注入したあと、脱水，乾燥させる湿式方法による場合
と、ウィスカーなどの集合からなるバルクを加圧成形す
る乾式法による場合がある。また乾式法の一つとして、
強化繊維（ウィスカーなど），有機バインダー，無機バ
インダー（ガラス粉など）を湿式混合して、スプレード
ライヤーで造粒を行ない、この造粒粉を加湿し、乾式プ
レス後、焼成するという方法がある。このプリフォーム
中に無機バインダーを一様に分散させるために、バイン
ダー（有機，無機）とウィスカーを混合したスラリーを
高速で攪拌しつつ、スプレードライヤーで処理すること
によって、無機バインダーが一様に分散している造粒粉
を作り、これによってプリフォームを作るようにしてい
る。すなわち、図３に示すように水ａに有機バインダー
ｂを入れて攪拌装置ｃによって攪拌し、これにウィスカ
ーｄ，無機バインダーｅを投入攪拌し、これをスプレー
ドライヤーｆによって造粒粉を作り、これからプリフォ
ームｇを成形している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記のようにスプレー
ドライヤーでの処理時に攪拌を行なっているが、それで
もミクロ的には無機バインダーの凝集が認められて、プ
リフォームの強度が十分えられず、そのため溶湯鋳造に
より複合化を行なった際には、プリフォームが溶湯の圧
力に耐えられずに変形（収縮）するという問題がある。
また、この変形を防ぐため、無機バインダーの量を増や
す方法が考えられるが、無機バインダーの増加によって
ＦＲＭとしての物性（引張り強度，耐熱衝撃性など）が
低下してしまう。したがって、少量の無機バインダー
で、必要なプリフォームの強度をうるためには、無機バ
インダーが均一に分散していることが必要である。その
ためには、前記の攪拌処理だけでは不充分であった。ま
た、前記のようにプリフォームが変形（収縮）すると、
複合強化部分の体積が減少し、繊維体積率（Ｖｆ）が、
所定の値より高くなる。すなわち所望の範囲の複合強化
部分が減少する。そしてプリフォームの収縮が大きいと
複合部分にプリフォームの割れが起こり、破断の起点と
もなる、等々，の問題があった。そして凝集した無機バ
インダー（ガラス粉）には、大きいもので５０μｍのも
のがＦＲＭの金属組織に認められている。なお、前記湿
式法では、無機バインダーとしてシリカゾルなどの水溶
性のバインダーが使用できるため、前述の問題は起ら
ず、従って、本発明で解決しようとする課題の対象外と
する。本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、前
記問題点を解消したプリフォーム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、ＦＲＭに用いるプリフォームを製造する場合におい
て、超音波処理中の水に無機バインダーを加えて攪拌し
たあと、これにカップリング剤を加えて無機バインダー
の再凝集を防止し、これをプリフォーム用のスラリーに
添加して攪拌し、このスラリーから造粒粉を製造するプ
リフォーム用造粒粉の製造方法とすることによって前記
課題を解消した。また、本発明は、ＦＲＭに用いるプリ
フォームを製造する場合において、超音波処理中の水に
有機バインダー，強化繊維，無機バインダー，カップリ
ング剤を加えて攪拌したスラリーを作り、このスラリー
から造粒粉を製造するプリフォーム用造粒粉の製造方法
とすることによって前記課題を解消した。本発明によっ
て無機バインダーが一様に分散したプリフォーム造形用
の造粒粉がえられる。

【０００５】以下、本発明の実施要領について図面を参
照しながら説明する。図１において、１は超音波発生装
置で、該超音波発生装置１内に、容器２を配置する。容
器２には少量の水３を収容してあり、これに無機バイン
ダー４（ガラス粉など）を混合し、攪拌装置５によって
攪拌を加えながら超音波処理を施す。即ち超音波をかけ
た水中で無機バインダー４を攪拌する。次に無機バイン
ダーの再凝集を防ぐため、カップリング剤６（たとえば
シランカップリング剤，チタネートカップリング剤な
ど）をこれに加えて攪拌し、予備分散液７を調製する。
一方、別途容器８に水１１と有機バインダー９との混合
液に対して、攪拌装置１０によって攪拌を加えたもの
に、強化繊維（ウィスカーなど）１２を加えて攪拌す
る。そして、この混合液に前記予備分散液７を加えて攪
拌する。この結果、無機バインダー４，有機バインダー
９，強化繊維１２の分散状態が良好となる。このように
して得られた無機バインダー４と有機バインダー９と強
化繊維１２の分散液を用い、慣用のスプレードライヤー
１５によって造粒する。以後、この造粒粉を用いてプリ
フォームを製造し、このプリフォームを用いてＦＲＭを
製造すればよい。その結果、プリフォームの変形が減少
した。

【０００６】図２は他の実施要領を示し、超音波発生装
置２１内に収容した容器２８に水３１と有機バインダー
２９を収容し、攪拌装置３０によって攪拌しながら超音
波をかける。これに無機バインダー２４と強化繊維３２
とを投入混合し、攪拌を加えながら超音波処理を続行
し、次にカップリング剤３６を加えて攪拌を施す。この
ように処理して作成したスラリーを用いスプレードライ
ヤーによってプリフォーム用の造粒粉を作成する。

【０００７】

【実施例】

実施例１有機バインダーとしてポリビニールアルコール（ＰＶ
Ａ）６０ｇ，強化繊維としてホウ酸アルミウィスカー
（四国化成工業（株）製）１ｋｇ，無機バインダーとし
てガラス粉５０ｇ，カップリング剤として、γ−グリシ
ドキシプロピル・トリメトキシラン（日本ユニカー
（株）製ＮＵＣシランカップリング剤Ａ−１８７）２０
ｃｃ，水４．６リットルを使用した。水４．６リットル
中に前記分量のＰＶＡ，ウィスカーを混合して攪拌し
た。また、水４００ｃｃに前記分量のガラス粉を加えて
超音波をかけながら攪拌した。その後、これに前記分量
のシランカップリング剤を加えて攪拌し予備分散液を調
製した。この予備分散液を前記ＰＶＡとウィスカーの混
合液に加え攪拌したあと、これをスプレードライヤーに
かけて造粒した。なお、比較のため、前記超音波をかけ
ない場合を比較例１とし、シランカップリング剤を使用
しない場合を比較例２とし、超音波をかけず、シランカ
ップリング剤も使用しない場合を比較例３とした。以上
の各試料の造粒粉を用い、水分量６％に加湿して、Ｖｆ
２０％，寸法８０×８０×２０ｍｍにプレス成形し、こ
れを８００℃で焼成してプリフォームを作成した。この
プリフォームを用いて、金型内で６００℃に予熱し、７
５０℃のＡｌ溶湯（ＪＩＳＡＣ８Ａ）を１００ＭＰａ
の圧力で加圧含浸し、複合化した。その結果、表１に示
すように本発明の実施例１では９．０％，比較例１では
１２．８％，比較例２では１７．８％，比較例３では１
９．２％のプリフォームの収縮がそれぞれ認められた。

【０００８】

【表１】

【０００９】実施例２有機バインダーとしてＰＶＡ６０ｇ、強化繊維としてホ
ウ酸アルミウィスカー（四国化成工業（株）製）１ｋ
ｇ，無機バインダーとしてガラス粉５０ｇ，カップリン
グ剤として、イソプロピルトリイソステアロイルチタネ
ート（味の素（株）プレンアクトＫＲＥＴ）２０ｃ
ｃ，水４．６リットルを使用した。水４．６リットル中
に前記分量のＰＶＡを混合し、超音波をかけながら攪拌
した。これに前記分量のガラス粉，ウィスカーを加え、
攪拌しつつ超音波処理を続行し、次に前記分量のチタネ
ートカップリング剤を加え攪拌したあと、これをスプレ
ードライヤーにかけて造粒した。なお、比較のため、前
記超音波をかけない場合を比較例４とし、チタネートカ
ップリング剤を使用しない場合を比較例５とし、超音波
をかけず、チタネートカップリング剤も使用しない場合
を比較例６とした。以上の各試料の造粒粉を用い、水分
量４％に加湿して、Ｖｆ２０％，寸法８０×８０×２０
ｍｍにプレス成形し、これを８００℃で焼成してプリフ
ォームを作成した。このプリフォームを用いて、金型内
で６００℃に予熱し、７５０℃のＡｌ溶湯（ＪＩＳＡ
Ｃ８Ａ）を１００ＭＰａの圧力で加圧含浸し、複合化し
た。その結果、表２に示すように本発明の実施例２では
８．９％，比較例４では１３．０％，比較例５では１
７．７％，比較例６では１９．１％のプリフォームの収
縮がそれぞれ認められた。

【００１０】

【表２】

【００１１】以上の結果から、超音波処理とカップリン
グ剤の添加は、それぞれ効果があり、両方の処理を併用
することにより、より良い効果が得られることが判っ
た。またカップリング剤の添加の方が超音波処理のみの
場合より効果があることも判った。このカップリング剤
はガラス粉とウィスカーの表面に結合し、そこに有機質
の被膜をつくり、ＰＶＡ溶液中での分散性を向上させる
ものと思われる。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、無機バインダーが一様
に分散しているプリフォームが得られ、したがってＦＲ
Ｍの物性を低下させる無機バインダーの量を増やすこと
なく、複合時の収縮の少ないプリフォームが得られる。
また、溶湯鋳造時においても、プリフォームが収縮しな
いため、所望の複合部材が得られ、切削代も少なくて済
む。そして複合部材は切削が容易でないため、このよう
に切削代が少なくてすむことによってコスト的な改善の
効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施要領を説明する図である。

【図２】本発明の他の実施要領を説明する図である。

【図３】従来の方法の説明図である。

【符号の説明】

１超音波発生装置４，２４無機バインダー５，１０，３０攪拌装置６，３６カップリング剤７予備分散液９，２９有機バインダー１２，３２強化繊維

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＦＲＭに用いるプリフォームを製造する
場合において、超音波処理中の水に無機バインダーを加
えて攪拌したあと、これにカップリング剤を加えて無機
バインダーの再凝集を防止し、これをプリフォーム用の
スラリーに添加して攪拌し、このスラリーから造粒粉を
製造することを特徴とするプリフォーム用造粒粉の製造
方法。
【請求項２】前記スラリーが水と混合した有機バイン
ダー，強化繊維からなることを特徴とする請求項１に記
載のプリフォーム用造粒粉の製造方法。
【請求項３】ＦＲＭに用いるプリフォームを製造する
場合において、超音波処理中の水に有機バインダー，強
化繊維，無機バインダー，カップリング剤を加えて攪拌
したスラリーを作り、このスラリーから造粒粉を製造す
ることを特徴とするプリフォーム用造粒粉の製造方法。