JPH1029256A - Composite material and method for producing the same - Google Patents
Composite material and method for producing the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 樹脂材料等の劣化や複合材料自体の強度低下
等を招くことなく、異種材料間の結合強度の向上を図
る。
【解決手段】 第1の部材1上に、孔部3を有する板材
4を接合して中間層2を形成する。この中間層2の孔部
3内に、第1の部材1とは異種材料からなる第2の部材
5を一部充填しつつ積層して複合材料6を構成する。中
間層2を構成する板材4の孔部3は、第1の部材1表面
に垂直方向の引張応力に対して抗力を示す形状、例えば
第2の部材側に開口された第1の孔部と、この第1の孔
部に連通され、かつ第1の孔部とは重ならない空間を有
する第2の孔部とを有する形状、あるいは第2の部材側
の開口面積が第1の部材側の開口面積より小さい形状を
有している。
(57) [Problem] To improve the bonding strength between different kinds of materials without deteriorating a resin material or the like or reducing the strength of a composite material itself. SOLUTION: A plate member 4 having a hole 3 is joined to a first member 1 to form an intermediate layer 2. The composite material 6 is formed by partially filling the second member 5 made of a different material from the first member 1 in the hole 3 of the intermediate layer 2 while partially filling the second member 5. The hole 3 of the plate 4 constituting the intermediate layer 2 has a shape exhibiting a resistance to tensile stress in the direction perpendicular to the surface of the first member 1, for example, a first hole opened on the second member side. A second hole having a space communicating with the first hole and having a space not overlapping with the first hole, or an opening area of the second member on the first member side. It has a shape smaller than the opening area.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、異種部材間の複合
材料およびその製造方法に関する。[0001] The present invention relates to a composite material between different kinds of members and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、工業技術の発展に伴って、単独材
料では実現が不可能な複数の機能を兼備した材料、例え
ば特性の異なる 2種類の材料を積層、接合した複合材料
に対する要求が高まっている。このような複合材料のう
ち、異なる 2種類の金属材料を複合する場合には、熱間
圧延法(例えばクラッド法)、溶湯凝固法(例えば鋳造
法)等を適用して複合材料を作製することができ、これ
らの作製方法により比較的良好な接合強度が得られてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, with the development of industrial technology, there has been an increasing demand for a composite material having a plurality of functions which cannot be realized by a single material, for example, a laminate of two types of materials having different characteristics and joined together. ing. In the case of combining two different types of metal materials among such composite materials, it is necessary to apply a hot rolling method (for example, a cladding method), a molten metal solidification method (for example, a casting method), etc. to produce the composite material. And relatively good bonding strength is obtained by these manufacturing methods.
【0003】ところで、複合材料に対する要求特性はよ
り複雑化しており、例えば金属材料と樹脂材料というよ
うに異種材料を複合化するようなことも求められてい
る。しかし、金属材料と樹脂材料とを積層した複合材料
等においては、金属材料間の複合材料に適用してきた複
合方法では十分な接合強度を得ることが難しいという問
題がある。すなわち、異なる金属部材を溶湯凝固法で接
合する場合には、金属材料同士であるために拡散反応等
が起こり、機械的な結合と共に物理的もしくは化学的な
結合が生じるのに対して、金属材料と樹脂材料とでは単
純な機械的結合となるため、十分な接合強度を得ること
は非常に困難である。また、金属材料と樹脂材料と高温
・高圧条件下で接合した場合には、樹脂材料に劣化が生
じたり、そのような条件下で長時間保持しなければなら
ないために、製造コストが増大する等の問題がある。[0003] By the way, the characteristics required for composite materials are becoming more complicated, and it is also required to composite different materials such as metal materials and resin materials. However, in a composite material or the like in which a metal material and a resin material are laminated, there is a problem that it is difficult to obtain a sufficient bonding strength by a composite method applied to a composite material between metal materials. That is, when different metal members are joined by the melt solidification method, a diffusion reaction or the like occurs due to the metal materials, and physical or chemical bonding occurs together with mechanical bonding. It is very difficult to obtain a sufficient joining strength because of simple mechanical connection between the resin and the resin material. In addition, when a metal material and a resin material are joined under high-temperature and high-pressure conditions, the resin material is deteriorated or must be held for a long time under such conditions, thereby increasing the manufacturing cost. There is a problem.
【0004】また、金属材料と樹脂材料とを複合する場
合に、接着剤等を用いて接合することも考えられるが、
金属材料および樹脂材料の双方に対して良好な接着性を
示す接着剤の選定が困難であることに加えて、樹脂系接
着剤の場合には金属/樹脂接合界面が必ず存在すること
になるため、金属材料と樹脂材料間の接合強度を基本的
に改善することはできない。また、 2種類の部材を接合
する際に界面強度の向上を図る方法として、例えばホー
ニングや化学エッチング等で表面積を拡大して接合面積
を増大させる方法が知られているが、ホーニングや化学
エッチング等では接合面積の拡大に限界があり、また界
面のせん断剥離に対する抵抗が小さいため、異種材料間
の接合強度を十分に高めることはできない。[0004] Further, when a metal material and a resin material are combined, it is conceivable to join them using an adhesive or the like.
In addition to the difficulty in selecting an adhesive that exhibits good adhesion to both metal and resin materials, a resin-based adhesive necessarily has a metal / resin joint interface. However, the joining strength between a metal material and a resin material cannot be basically improved. Further, as a method of improving the interface strength when joining two types of members, for example, a method of increasing the surface area by honing or chemical etching to increase the bonding area is known. In this case, there is a limit to the enlargement of the bonding area, and the resistance to shear separation at the interface is small, so that the bonding strength between different kinds of materials cannot be sufficiently increased.
【0005】一方、 2種類の金属材料からなる複合材料
においては、接合界面に金属粉末の多孔質焼結層等から
なる多孔質中間層を設け、この多孔質中間層内に一方の
金属材料を充填しつつ他方の金属材料上に積層すること
が提案されている(特開平7-232261号公報参照)。しか
し、このような構成を金属材料と樹脂材料との複合材料
等に適用したとしても、金属粉末の多孔質焼結層では樹
脂材料の十分な充填量が得にくいことから、金属材料と
樹脂材料との複合材料等においては十分な結合力を得る
ことは困難である。さらに、金属粉末の多孔質焼結層自
体の強度が低いことに加えて、樹脂材料自体は強度メン
バーになりにくいことから、中間層の強度不足が起こ
り、これに起因して複合材料自体の強度が低下するとい
う問題が生じてしまう。On the other hand, in a composite material composed of two kinds of metal materials, a porous intermediate layer composed of a porous sintered layer of metal powder or the like is provided at the joint interface, and one of the metal materials is placed in the porous intermediate layer. It has been proposed to laminate on the other metal material while filling (see JP-A-7-232261). However, even if such a configuration is applied to a composite material of a metal material and a resin material, etc., it is difficult to obtain a sufficient filling amount of the resin material in the porous sintered layer of the metal powder. It is difficult to obtain a sufficient bonding force with a composite material or the like. Furthermore, in addition to the low strength of the porous sintered layer itself of the metal powder, the resin material itself is unlikely to be a strength member, resulting in insufficient strength of the intermediate layer, resulting in the strength of the composite material itself. Is reduced.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の複合材料およびその製造方法では、金属材料と樹脂材
料というような異種材料を積層、接合しようとした場合
に、十分な結合強度を得ることが難しいという問題が生
じてしまう。さらに、樹脂材料の劣化や製造コストの上
昇等の問題を招いてしまう。As described above, in the conventional composite material and the method of manufacturing the same, a sufficient bonding strength can be obtained when different materials such as a metal material and a resin material are laminated and joined. The problem that it is difficult arises. Further, problems such as deterioration of the resin material and increase in manufacturing cost are caused.
【0007】また、異種材料間に金属粉末の多孔質焼結
層等の中間層を介在させても、樹脂材料等の十分な充填
量が得にくいことから、十分な結合力を得ることは困難
である。さらに、一方が樹脂材料等の低強度材料である
場合には、それ自体が強度メンバーになりにくいことに
加えて、多孔質焼結層自体の強度が低いことから、複合
材料自体の強度が低下するという問題が生じてしまう。Further, even if an intermediate layer such as a porous sintered layer of metal powder is interposed between different kinds of materials, it is difficult to obtain a sufficient filling amount of a resin material or the like, so that it is difficult to obtain a sufficient bonding force. It is. Furthermore, when one is a low-strength material such as a resin material, the strength of the composite material itself decreases because the strength of the porous sintered layer itself is low in addition to the fact that the material itself is unlikely to be a strength member. Problem arises.
【0008】このようなことから、例えば金属材料と樹
脂材料というような異種材料を複合した複合材料におい
ては、樹脂材料等の劣化や複合材料自体の強度低下等を
招くことなく、異種材料間の結合強度を向上させること
によって、異種材料間の複合材料の信頼性を高めること
が課題とされている。For this reason, in a composite material in which different materials such as a metal material and a resin material are combined, for example, the deterioration of the resin material and the strength of the composite material itself are not caused, and the difference between the different materials is prevented. It is an issue to improve the reliability of a composite material between different materials by improving the bonding strength.
【0009】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、樹脂材料等の劣化や複合材料自体の
強度低下等を招くことなく、異種材料間の結合強度の向
上を図ることを可能にした複合材料およびその製造方法
を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to address the above-described problems, and an object of the present invention is to improve the bonding strength between different kinds of materials without deteriorating a resin material or the like or reducing the strength of a composite material itself. It is an object of the present invention to provide a composite material and a method for producing the same, which enable the above.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の複合材料は、請
求項1に記載したように、第1の部材と、前記第1の部
材上に接合され、孔部を有する板材からなる中間層と、
前記第1の部材とは異種材料からなり、前記中間層を構
成する前記板材の孔部内に一部が充填されつつ積層され
た第2の部材とを具備し、前記板材の孔部は前記第1の
部材表面に垂直方向の引張応力に対して抗力を示す形状
を有することを特徴としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a composite material comprising: a first member; and an intermediate layer comprising a plate joined to the first member and having a hole. When,
A second member made of a dissimilar material to the first member, the second member being partially stacked while being partially filled in the hole of the plate constituting the intermediate layer, wherein the hole of the plate is formed of the second member. 1 is characterized in that it has a shape that shows a resistance to tensile stress in the vertical direction on the surface of the member.
【0011】本発明の複合材料は、具体的には請求項2
に記載したように、前記中間層を構成する前記板材の孔
部は、前記第2の部材側に開口された第1の孔部と、前
記第1の孔部に連通され、かつ前記第1の孔部とは重な
らない空間を有する第2の孔部とを有すること、あるい
は請求項3に記載したように、前記中間層を構成する前
記板材の孔部は、前記第2の部材側の開口面積が前記第
1の部材側の開口面積より小さいことを特徴としてい
る。The composite material of the present invention is specifically described in claim 2
As described in the above, the hole of the plate material constituting the intermediate layer is communicated with the first hole opened to the second member side and the first hole, and the first And a second hole having a space that does not overlap with the hole of the second member, or as described in claim 3, the hole of the plate material forming the intermediate layer is provided on the second member side. The opening area is smaller than the opening area on the first member side.
【0012】また、本発明の複合材料の製造方法は、請
求項8に記載したように、第1の部材と、前記第1の部
材とは異種材料からなる第2の部材とを積層して複合材
料を製造するにあたり、前記第1の部材上に、前記第1
の部材表面に垂直方向の引張応力に対して抗力を示す孔
部を有する板材を接合して、中間層を形成する工程と、
前記第2の部材の一部を前記中間層を構成する前記板材
の孔部内に充填しつつ、前記第2の部材を前記第1の部
材上に積層する工程とを有することを特徴としている。[0012] In the method of manufacturing a composite material according to the present invention, the first member and the second member made of a different material from the first member may be laminated. In producing the composite material, the first member is provided on the first member.
A step of joining a plate material having a hole showing resistance to tensile stress in the vertical direction to the member surface of the member to form an intermediate layer,
Laminating the second member on the first member while filling a part of the second member into a hole of the plate material forming the intermediate layer.
【0013】本発明の複合材料および複合材料の製造方
法は、第1の部材として金属材料を金属材料を用いると
共に、第2の部材として前記金属材料の融点より低い硬
化温度を有する樹脂材料、ゴム材料、ガラス材料および
セラミックス材料から選ばれる 1種を用いる際に特に好
適である。According to the composite material and the method of manufacturing the composite material of the present invention, a metal material is used as a first member, and a resin material having a curing temperature lower than the melting point of the metal material and a rubber are used as a second member. It is particularly suitable when using one selected from materials, glass materials and ceramic materials.
【0014】本発明の複合材料およびその製造方法にお
いては、第2の部材の一部が充填される中間層を、少な
くとも第2の部材側に開口された孔部を有する板材を第
1の部材上に接合して構成しているため、中間層自体の
強度および第1の部材と中間層との接合強度を向上させ
ることができる。これらに加えて、第2の部材が充填さ
れる空間を孔部により形成しているため、第2の部材の
充填部となる空間を大きく設定することが可能となる。
すなわち、中間層に対する第2の部材の充填量を増大す
ることができる。In the composite material and the method for producing the same according to the present invention, the intermediate layer, which is partially filled with the second member, is formed by using a plate member having a hole opened at least on the second member side as the first member. Since it is configured to be joined on the upper side, the strength of the intermediate layer itself and the joining strength between the first member and the intermediate layer can be improved. In addition, since the space filled with the second member is formed by the hole, it is possible to set a large space to be the filling portion of the second member.
That is, the filling amount of the second member in the intermediate layer can be increased.
【0015】そして、孔部の形状は第1の部材表面に垂
直方向の引張応力に対して抗力を示す形状、例えば第2
の部材側に開口された第1の孔部と、それと重ならない
空間を有する第2の孔部とを有する形状や、第2の部材
側の開口面積を第1の部材側の開口面積より小面積とし
た形状としている。これらによって、第2の部材として
樹脂材料やガラス材料等を用いる場合においても、これ
らの第1の部材に対する結合強度を高めることができ、
異種材料間の複合材料の信頼性を大幅に向上させること
が可能となる。The shape of the hole is a shape showing a resistance to tensile stress in the direction perpendicular to the surface of the first member, for example, the shape of the second member.
And a second hole having a space that does not overlap with the first hole opened on the member side of the first member, or the opening area of the second member is smaller than the opening area of the first member. The shape is an area. Thus, even when a resin material, a glass material, or the like is used as the second member, the bonding strength to the first member can be increased,
The reliability of the composite material between different materials can be greatly improved.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【0017】図1は、本発明の一実施形態による複合材
料の構成を模式的に示す断面図である。同図において、
1は複合材料の一方の構成部材となる第1の部材であ
り、この第1の部材1上には中間層2が設けられてい
る。ここで、第1の部材1を構成する材料は特に限定さ
れるものでないが、例えば各種の金属材料を用いること
ができる。FIG. 1 is a sectional view schematically showing the structure of a composite material according to one embodiment of the present invention. In the figure,
Reference numeral 1 denotes a first member serving as one of the constituent members of the composite material, and an intermediate layer 2 is provided on the first member 1. Here, the material forming the first member 1 is not particularly limited, and for example, various metal materials can be used.
【0018】このような第1の部材1上に設けられた中
間層2は、第1の部材1側の面から反対側の面(後述す
る第2の部材5側の面)にかけて連通された孔部3を有
する1枚または複数枚の板材4からなり、このような板
材4を第1の部材1の表面に接合することにより中間層
2が構成されている。この中間層2を構成する板材4に
設けられた孔部3は、後に詳述するように、第1の部材
1の表面に垂直方向の引張応力に対して抗力を示す形状
を有している。The intermediate layer 2 provided on the first member 1 is communicated from a surface on the first member 1 side to an opposite surface (a surface on a second member 5 side described later). The intermediate layer 2 is constituted by one or a plurality of plate members 4 having holes 3, and the plate member 4 is joined to the surface of the first member 1. The hole 3 provided in the plate member 4 constituting the intermediate layer 2 has a shape showing a resistance to a tensile stress in a direction perpendicular to the surface of the first member 1 as described later in detail. .
【0019】中間層2を構成する板材4には、例えば第
1の部材1が金属材料の場合には同様な金属材料を用い
ることが好ましく、特に熱膨張率が近似する等の特性を
有する金属材料を用いることが好ましい。具体的には、
例えば第1の部材1が鋼材であれば同材や鉄基合金等が
挙げられる。このような中間層2を構成する板材4の厚
さは特に限定されるものではなく、また第1の部材1や
後述する第2の部材5の材質や厚さ等によっても異なる
が、0.01〜 100mm程度とすることが好ましい。また、孔
部3の断面形状は、円形、楕円形、矩形、異形等の種々
の形状とすることができる。さらに、孔部3の大きさや
形成ピッチについては、第1の部材1や第2の部材5の
材質、厚さ等により、これらの結合強度を十分に維持し
得るように設定すればよく、数10μm 〜数10mm程度の範
囲から適宜設定されるものである。なお、孔部3は規則
的に形成されていなければならないものではなく、不規
則に形成されていてもよいが、第1の部材1や第2の部
材5と結合強度を全体的に向上させる上で、規則的に形
成することが好ましい。For example, when the first member 1 is a metal material, it is preferable to use a similar metal material for the plate material 4 constituting the intermediate layer 2. It is preferable to use a material. In particular,
For example, if the first member 1 is a steel material, the same material or an iron-based alloy may be used. The thickness of the plate material 4 constituting the intermediate layer 2 is not particularly limited, and varies depending on the material and thickness of the first member 1 and a second member 5 described later, but is 0.01 to 0.01. It is preferred to be about 100 mm. Further, the cross-sectional shape of the hole 3 can be various shapes such as a circle, an ellipse, a rectangle, and an irregular shape. Further, the size and the formation pitch of the holes 3 may be set according to the material, thickness and the like of the first member 1 and the second member 5 so as to sufficiently maintain their bonding strength. It is set appropriately from the range of about 10 μm to several tens of mm. The holes 3 do not have to be formed regularly, but may be formed irregularly. However, the bonding strength with the first member 1 and the second member 5 is improved as a whole. Above, it is preferable to form regularly.
【0020】さらに、中間層2を構成する板材4は、そ
れより低融点の物質もしくは低融点の物質を生成し得る
物質(以下、まとめて低融点接合材と記す)を介して、
第1の部材1に接合されている。このような低融点接合
材としては、板材4が金属材料からなる場合には、それ
より低融点の金属材料や板材4と反応して低融点の物質
(合金等)を生成し得る金属材料等が用いられる。この
ような低融点物質としては、いわゆるろう材として機能
するような材料であってもよい。具体的には、板材4が
鉄系材料からなる場合には銅や銅合金、アルミニウムや
アルミニウム合金等が例示される。Further, the plate material 4 constituting the intermediate layer 2 is formed of a material having a lower melting point or a material capable of producing a material having a lower melting point (hereinafter, referred to as a low melting point bonding material).
It is joined to the first member 1. When the plate material 4 is made of a metal material, such a low melting point bonding material may be a metal material having a lower melting point or a metal material which can react with the plate material 4 to generate a substance (alloy or the like) having a lower melting point. Is used. Such a low-melting substance may be a material that functions as a so-called brazing material. Specifically, when the plate material 4 is made of an iron-based material, examples thereof include copper and copper alloy, aluminum and aluminum alloy.
【0021】上述した中間層2を構成する板材4の孔部
3内には、第1の部材1とは異種材料からなる第2の部
材5が一部充填されており、その上で第2の部材5は第
1の部材1上に積層されている。すなわち、第1の部材
1と第2の部材5とは、第1の部材1上に接合形成さ
れ、かつ第2の部材5の一部が充填された中間層2を介
して結合されている。これらによって、複合材料6が構
成されている。The hole 3 of the plate 4 constituting the intermediate layer 2 is partially filled with a second member 5 made of a material different from that of the first member 1. Is laminated on the first member 1. That is, the first member 1 and the second member 5 are joined and formed on the first member 1 and are connected via the intermediate layer 2 in which a part of the second member 5 is filled. . These form a composite material 6.
【0022】第2の部材5としては、第1の部材1とは
異種材料からなるものであればよいが、例えば第1の部
材1としての金属材料との接合性が低く、かつそれ自体
の強度が小さい樹脂材料、ゴム材料、ガラス材料、セラ
ミックス材料等を用いる場合に本発明は好適である。特
に、第1の部材1となる金属材料の融点より低い硬化温
度を有する樹脂材料、ゴム材料、ガラス材料およびセラ
ミックス材料等を、第2の部材5として用いる場合に好
適である。なお、それらの具体的な材質は複合材料に求
められる特性に応じて選択するものとする。また、上記
した硬化温度とは、第2の部材5として樹脂材料やゴム
材料を用いる場合にはその熱硬化温度や軟化固化温度、
ガラス材料を用いる場合にはその溶融(もしくは流動
化)固化温度、セラミックス材料を用いる場合にはその
焼結温度等を指すものである。The second member 5 may be made of a material different from that of the first member 1. For example, the second member 5 has a low bonding property with a metal material as the first member 1 and has its own property. The present invention is suitable when a resin material, rubber material, glass material, ceramic material, or the like having low strength is used. In particular, it is suitable when a resin material, a rubber material, a glass material, a ceramic material, or the like having a curing temperature lower than the melting point of the metal material serving as the first member 1 is used as the second member 5. The specific materials are selected according to the characteristics required for the composite material. Further, the above-mentioned curing temperature means a thermosetting temperature or a softening / solidifying temperature when a resin material or a rubber material is used as the second member 5;
When a glass material is used, the melting (or fluidization) solidification temperature is used. When a ceramic material is used, the sintering temperature is used.
【0023】ここで、上述した中間層2を構成する板材
4の孔部3は、第1の部材1の表面に垂直方向の引張応
力に対して抗力を示す形状を有している。この引張応力
に対して抗力を示す孔部3とは、その内部に一部が充填
された第2の部材5に引抜く力が作用した際に抗力を示
す形状を有するものであって、上記した引抜き力(引張
応力)に対してくさび効果を発揮し、第1の部材1に対
する第2の部材5の結合強度の増大を図るものである。
このような孔部3としては、 (1) 第2の部材側に開口された第1の孔部と、この第
1の孔部に連通され、かつ第1の孔部とは重ならない空
間を有する第2の孔部とを有する孔部形状。 (2) 第2の部材側の開口面積が第1の部材側の開口面
積より小さい孔部形状。 等が例示される。Here, the hole 3 of the plate 4 constituting the above-mentioned intermediate layer 2 has a shape showing a resistance to tensile stress in the direction perpendicular to the surface of the first member 1. The hole 3 that exhibits a resistance to the tensile stress has a shape that exhibits a resistance when a pulling force acts on the second member 5 partially filled therein. A wedge effect is exerted on the drawn-out force (tensile stress) to increase the bonding strength of the second member 5 to the first member 1.
Such a hole 3 includes: (1) a first hole opened to the second member side and a space which is communicated with the first hole and does not overlap with the first hole. And a second hole having a hole shape. (2) A hole shape in which the opening area on the second member side is smaller than the opening area on the first member side. Etc. are exemplified.
【0024】上述したように、この実施形態の複合材料
6においては、第2の部材5の一部が充填される中間層
2を、孔部3を有する板材4を第1の部材1上に接合し
て構成しているため、中間層2自体の強度および第1の
部材1と中間層2との接合強度を向上させることができ
る。この接合強度の向上に加えて、第2の部材5が充填
される空間を孔部3により形成しているため、この空間
を大きく設定することができる。これによって、中間層
2に対して第2の部材5を十分な量で充填することが可
能となる。その上で、孔部3は上記した形状(1) や形状
(2) 等の引張応力に対して抗力を示す形状としているた
め、第2の部材5として樹脂材料やガラス材料等を用い
る場合においても、これらの第1の部材1に対する結合
強度を高めることができ、異種材料間の複合材料6の信
頼性を大幅に向上させることが可能となる。As described above, in the composite material 6 of this embodiment, the intermediate layer 2 that is partially filled with the second member 5 is provided on the plate member 4 having the holes 3 on the first member 1. Due to the joining, the strength of the intermediate layer 2 itself and the joining strength between the first member 1 and the intermediate layer 2 can be improved. In addition to the improvement of the joining strength, the space filled with the second member 5 is formed by the hole 3, so that the space can be set large. This makes it possible to fill the intermediate layer 2 with the second member 5 in a sufficient amount. Then, the hole 3 has the shape (1) or the shape described above.
(2) Since it has a shape exhibiting a resistance to tensile stress, etc., even when a resin material, a glass material, or the like is used as the second member 5, it is possible to increase the bonding strength to the first member 1. It is possible to greatly improve the reliability of the composite material 6 between different materials.
【0025】また、第2の部材5として例えば樹脂材料
を用いる場合、この樹脂材料を中間層2内(すなわち孔
部3内)に容易に多量充填することができるため、冷間
で粉末状の樹脂材料を充填、加圧し、この後に熱硬化処
理を施すことによっても、十分な結合強度を得ることが
できる。このような工程によれば、従来の高温下での加
圧含浸等のように樹脂材料等の劣化を招くことがないた
め、第2の部材5として本来の特性を有する樹脂材料等
を容易に得ることが可能となる。When a resin material is used as the second member 5, for example, a large amount of the resin material can be easily filled in the intermediate layer 2 (ie, in the hole 3). Sufficient bonding strength can also be obtained by filling a resin material, applying pressure, and then performing a thermosetting treatment. According to such a process, the deterioration of the resin material or the like unlike the conventional pressure impregnation at a high temperature is not caused, so that the resin material or the like having the original characteristics can be easily used as the second member 5. It is possible to obtain.
【0026】なお、上記した引張応力に対して抗力を示
す孔部3を有する板材4は、このような作用を有するも
のであればよいため、一般的な板材に孔部を設けたもの
に限らず、複数の網状物を網目が完全に一致しないよう
に接合したもの等を用いることもできる。The plate 4 having the holes 3 exhibiting a resistance to the tensile stress described above may be any material having such an effect, and is not limited to a plate having holes provided in a general plate. Instead, a network in which a plurality of meshes are joined so that the meshes do not completely match can be used.
【0027】次に、上記した引張応力に対して抗力を示
す孔部3を有する板材4について、図2、図3、図4お
よび図5を参照して以下に詳述する。まず、上記 (1)の
孔部形状の具体例について述べる。図2に示す中間層2
を構成する板材4は、60°千鳥状に形成された円形の第
1の孔部7を有し、かつ第2の部材5側に配置される第
1の板材8と、第1の孔部7と同パターン、同ピッチで
形成されていると共に、第1の孔部7より直径が大きい
円形の第2の孔部9を有し、かつ第1の部材1側に配置
される第2の板材10とを、これら第1の孔部7と第2
の孔部9の中心が略一致するように接合した接合材から
なるものである。そして、このような接合材からなる板
材4を第1の部材1上に接合して中間層2を構成してい
る。なお、第1の板材8と第2の板材10との接合に
は、前述したような低融点接合材が用いられる。以下、
同様である。Next, the plate member 4 having the holes 3 exhibiting a resistance to the above-described tensile stress will be described in detail with reference to FIGS. 2, 3, 4 and 5. First, a specific example of the hole shape in (1) will be described. Intermediate layer 2 shown in FIG.
The plate member 4 includes a first plate member 8 having a circular first hole 7 formed in a staggered shape of 60 °, a first plate member 8 disposed on the second member 5 side, and a first hole member. 7 having the same pattern and the same pitch as the second hole 7 and having a circular second hole 9 having a diameter larger than that of the first hole 7, and being arranged on the first member 1 side. The plate 10 is connected to the first hole 7 and the second hole 7.
Are formed of a joining material joined such that the centers of the holes 9 substantially coincide with each other. Then, the plate material 4 made of such a bonding material is bonded on the first member 1 to form the intermediate layer 2. Note that the low melting point bonding material as described above is used for bonding the first plate material 8 and the second plate material 10. Less than,
The same is true.
【0028】すなわち、上記した第1の孔部7と第2の
孔部9は、第1の部材1側が大径とされた段穴を構成し
ている。なお、この段穴は上記 (2)の孔部形状にも相当
するものである。このような形状の孔部3では、第1の
部材1側を大径とすることによって、第2の孔部9に第
1の孔部7とは重ならない空間を形成しており、その部
分が引張応力に対して抗力を示して、第1の部材1に対
する第2の部材5の結合強度を高めている。言い換える
と、第2の孔部9と重なる第1の孔部7周囲の第1の板
材8の下面8a、すなわち第1の孔部7と第2の孔部9
とで構成した段穴のテラス部分が引張応力に対して抗力
を示すことになる。That is, the first hole 7 and the second hole 9 described above constitute a step hole having a large diameter on the first member 1 side. This step hole also corresponds to the hole shape of (2). In the hole 3 having such a shape, the first member 1 has a large diameter so that a space not overlapping the first hole 7 is formed in the second hole 9. Indicate resistance to tensile stress, and increase the bonding strength of the second member 5 to the first member 1. In other words, the lower surface 8a of the first plate member 8 around the first hole 7 overlapping the second hole 9, that is, the first hole 7 and the second hole 9
The terrace portion of the step hole constituted as described above shows resistance to tensile stress.
【0029】また、上記したような各板材8、10とし
ては、打抜き等の機械加工やエッチング等により孔部
7、9を形成した板材を用いることができ、例えば孔径
の異なるパンチングプレートを使用することができる。
なお、以下の例においても同様である。As the plate members 8 and 10 as described above, plate members having holes 7 and 9 formed by machining such as punching or etching or the like can be used. For example, punching plates having different hole diameters are used. be able to.
The same applies to the following examples.
【0030】上述した第1の板材8と第2の板材10と
の接合材からなる板材4を用いることによって、引張応
力に対して抗力を示す部分となる、第1の孔部7とは重
ならない空間を有する第2の孔部9を容易に得ることが
でき、複合材料6の製造コストの低減に大きく貢献す
る。また、第1の孔部7とは重ならない空間を有する第
2の孔部9を容易に均等形成することができるため、第
1の部材1と第2の部材5との結合強度の平均化を図る
ことができる。すなわち、部分的な結合強度の低下によ
る剥離や特性劣化等を防止することが可能となる。By using the plate member 4 made of the bonding material between the first plate member 8 and the second plate member 10 described above, the first hole portion 7 serving as a portion exhibiting a resistance to tensile stress is heavy. The second hole 9 having a space that cannot be obtained can be easily obtained, which greatly contributes to a reduction in manufacturing cost of the composite material 6. Further, since the second holes 9 having a space that does not overlap with the first holes 7 can be easily formed uniformly, the coupling strength between the first member 1 and the second member 5 is averaged. Can be achieved. That is, it is possible to prevent peeling, characteristic deterioration, and the like due to a partial decrease in bonding strength.
【0031】なお、図2では第1の孔部7と第2の孔部
9の中心が略一致するように、第1の板材8と第2の板
材10とを接合した場合について示したが、これに限ら
ず第1の孔部7と第2の孔部9の中心をずらして接合し
たもの、第1の孔部7と第2の孔部9とが一部重なるよ
うに接合したもの、さらには多段の段穴を形成するよう
に 3枚以上の板材を接合したもの等、種々の接合材を使
用することができる。すなわち、第1の孔部7と第2の
孔部9とが少なくとも一部重なるように、第1の板材8
と第2の板材10とを接合した接合材を使用することが
可能であるが、図2に示す孔部形状は第2の部材5の充
填が容易であると共に、各種方向からの引張応力に対し
て均等に抗力を示すことから、より望ましい形状という
ことができる。FIG. 2 shows a case where the first plate member 8 and the second plate member 10 are joined so that the centers of the first hole 7 and the second hole 9 substantially coincide with each other. However, the present invention is not limited to this, and the first hole 7 and the second hole 9 are displaced from the center, and the first hole 7 and the second hole 9 are partially overlapped. In addition, various joining materials such as those obtained by joining three or more plate materials so as to form multiple step holes can be used. That is, the first plate member 8 is so arranged that the first hole 7 and the second hole 9 at least partially overlap.
It is possible to use a joining material in which the second member 5 and the second plate member 10 are joined, but the hole shape shown in FIG. 2 facilitates the filling of the second member 5 and reduces the tensile stress from various directions. Since the resistance is evenly exhibited, it can be said that the shape is more desirable.
【0032】また上記した例では、第1の部材1側が大
径とされた段穴を、径の異なる孔部7、9を有する板材
8、10を接合することにより形成したが、このような
段穴は 1枚の板材に両側からエッチング等を施して形成
することも可能であり、その場合にも上記した例と同様
な効果を得ることができる。In the above-described example, the step hole having the large diameter on the first member 1 side is formed by joining the plate members 8 and 10 having the hole portions 7 and 9 having different diameters. The step hole can be formed by etching one plate material from both sides, and in this case, the same effect as in the above-described example can be obtained.
【0033】次に、上記 (1)の孔部形状の他の具体例に
ついて述べる。図3に示す中間層2を構成する板材4
は、60°千鳥状に形成された円形の第1の孔部7を有
し、かつ第2の部材5側に配置される第1の板材8と、
第1の孔部7とは 180°反転させた同ピッチの60°千鳥
状に形成されていると共に、第1の孔部7と同径の円形
の第2の孔部9を有し、かつ第1の部材1側に配置され
る第2の板材10とを、第1の孔部7の中心点と第2の
孔部9の形成位置の重心点とが略一致するように接合し
た接合材からなるものである。そして、このような接合
材からなる板材4を第1の部材1上に接合して中間層2
を構成している。Next, another specific example of the hole shape of (1) will be described. Plate material 4 constituting intermediate layer 2 shown in FIG.
A first plate member 8 having a circular first hole 7 formed in a staggered shape at 60 ° and disposed on the second member 5 side;
The first hole 7 is formed in a 60 ° staggered shape at the same pitch inverted by 180 °, has a circular second hole 9 having the same diameter as the first hole 7, and The second plate member 10 arranged on the first member 1 side is joined so that the center point of the first hole 7 and the center of gravity of the position where the second hole 9 is formed substantially coincide with each other. It is made of wood. Then, the plate material 4 made of such a bonding material is bonded on the first member 1 to form the intermediate layer 2.
Is composed.
【0034】すなわち、上記した第1の孔部7は、正三
角形を形成するように配列された3つの第2の孔部9に
またがって配置されており、 3つの第2の孔部9とそれ
ぞれ連通されている。言い換えると、第2の孔部9は正
三角形を形成するように配列された 3つの第1の孔部7
を繋ぐ部分の下側に配置され、この部分がブリッジ構造
を形成しており、この第1の板材8のブリッジ部に相当
する下面8aが引張応力に対して抗力を示すことにな
る。このような形状の孔部3では、 1つの第1の孔部7
に対して 3つの第2の孔部9で重ならない空間を形成し
ており、逆に見た場合には 1つの第2の孔部9で 3つの
第1の孔部7に対して重ならない空間を形成しているた
め、孔部3に対する第2の部材5の充填形状が複雑化さ
れると共に平均化され、これらによって第1の部材1に
対する第2の部材5の結合強度がより均等に高めること
が可能となる。That is, the above-mentioned first hole 7 is disposed over three second holes 9 arranged so as to form an equilateral triangle. Each is communicated. In other words, the second holes 9 are three first holes 7 arranged so as to form an equilateral triangle.
Are connected to the lower side of the first plate member 8, and the lower surface 8a corresponding to the bridge portion of the first plate member 8 exhibits resistance to tensile stress. In the hole 3 having such a shape, one first hole 7
A space that does not overlap with the three second holes 9 is formed, and when viewed in reverse, one second hole 9 does not overlap with the three first holes 7. Since the space is formed, the filling shape of the second member 5 with respect to the hole 3 is complicated and averaged, so that the bonding strength of the second member 5 with respect to the first member 1 is more uniform. It is possible to increase.
【0035】上述した第1の板材8と第2の板材10と
の接合材からなる板材4を用いることによって、前述し
た例と同様に、引張応力に対して抗力を示す部分とな
る、第1の孔部7とは重ならない空間を有する第2の孔
部9を容易に得ることができ、複合材料6の製造コスト
の低減に大きく貢献する。また、複数の第1の孔部7と
複数の第2の孔部9とが重なり合うため、第1の部材1
と第2の部材5との結合強度のより一層の向上および均
等化を図ることができる。By using the plate member 4 made of the bonding material between the first plate member 8 and the second plate member 10 as described above, the first member becomes a portion exhibiting a resistance to tensile stress similarly to the above-described example. The second hole 9 having a space that does not overlap with the hole 7 can be easily obtained, which greatly contributes to a reduction in the manufacturing cost of the composite material 6. Further, since the plurality of first holes 7 and the plurality of second holes 9 overlap, the first member 1
It is possible to further improve and equalize the bonding strength between the first member 5 and the second member 5.
【0036】図3では、第1の孔部7の中心点と第2の
孔部9の形成位置の重心点とが略一致するように、第1
の板材8と第2の板材10とを接合した場合について示
したが、例えば図4に示すように、同パターン(図4に
示す60°千鳥パターンに限らず、升目パターン等でもよ
い)、同ピッチ、同径で形成した第1の孔部7と第2の
孔部9とを 1/2ピッチずらして接合したもの等、種々の
接合材を使用することができる。図4に示す接合材で
は、 1つの第1の孔部7に対して 2つの第2の孔部9で
重ならない空間を形成しており、逆に見た場合には 1つ
の第2の孔部9で2つの第1の孔部7に対して重ならな
い空間を形成している。すなわち、同パターンで略同径
の第1の孔部7と第2の孔部9とが複数重なるように、
第1の板材8と第2の板材10とを接合した接合材を使
用することが可能である。ただし、より均等な抗力が得
られることから、図3に示す接合材が特に好ましい形状
ということができる。In FIG. 3, the first point of the first hole 7 is substantially coincident with the center of gravity of the position where the second hole 9 is formed.
Although the case where the plate material 8 and the second plate material 10 are joined is shown, for example, as shown in FIG. 4, the same pattern (not limited to the 60 ° staggered pattern shown in FIG. Various joining materials can be used, such as one in which the first hole 7 and the second hole 9 formed at the same pitch and the same diameter are joined with a shift of 1/2 pitch. In the bonding material shown in FIG. 4, a space that does not overlap with one first hole 7 is formed by two second holes 9, and when viewed in reverse, one second hole 9 is formed. The portion 9 forms a space that does not overlap with the two first holes 7. That is, a plurality of first holes 7 and second holes 9 having the same pattern and substantially the same diameter overlap each other.
It is possible to use a joining material in which the first plate 8 and the second plate 10 are joined. However, since a more uniform drag can be obtained, the joining material shown in FIG. 3 can be said to be a particularly preferable shape.
【0037】なお、本発明では 1つの第1の孔部に対し
て略同径の 1つの第2の孔部で重ならない空間を形成し
た接合材の適用も可能であるが、図3や図4に示したよ
うに、 1つの第1の孔部7に対して複数の第2の孔部9
で重ならない空間を形成することによって、より大きな
抗力が得られることから望ましい。In the present invention, it is possible to use a bonding material in which a single second hole having substantially the same diameter does not overlap a single first hole. As shown in FIG. 4, a plurality of second holes 9 correspond to one first hole 7.
By forming a non-overlapping space, it is desirable since a larger drag can be obtained.
【0038】次に、上記 (2)の孔部形状の具体例につい
て述べる。図5に示す中間層2を構成する板材4は、第
2の部材5側の開口部3aより第1の部材1側の開口部
3bが大形とされた切頭円錐状の孔部3を有しており、
このような板材4を第1の部材1上に接合して中間層2
を構成している。この切頭円錐状の孔部3は、孔部3全
体で引張応力に対して抗力を示して、第1の部材1に対
する第2の部材5の結合強度を高めている。Next, a specific example of the hole shape of the above (2) will be described. The plate member 4 constituting the intermediate layer 2 shown in FIG. 5 has a frusto-conical hole 3 in which the opening 3b on the first member 1 side is larger than the opening 3a on the second member 5 side. Have
Such a plate material 4 is joined onto the first member 1 to form an intermediate layer 2
Is composed. The truncated conical hole 3 exhibits resistance to tensile stress in the entire hole 3, thereby increasing the bonding strength of the second member 5 to the first member 1.
【0039】上述した切頭円錐状の孔部3を有する板材
4を用いることによって、引張応力に対する抗力を孔部
3全体として得ることができ、これによって第1の部材
1と第2の部材5との結合強度の向上および平均化を図
ることができる。By using the plate member 4 having the above-mentioned frusto-conical hole 3, a resistance against tensile stress can be obtained as a whole of the hole 3, whereby the first member 1 and the second member 5 can be obtained. It is possible to improve the bonding strength and average the bonding strength.
【0040】なお、引張応力に対する抗力は、図5に示
したように孔部全体として得てもよいが、望ましくは図
2〜図4に示したように、抗力を示す面を設けた孔部で
得るようにする方が、第1の部材1と第2の部材5とを
より確実にかつ大きな力で結合することができる。Although the resistance to the tensile stress may be obtained for the entire hole as shown in FIG. 5, it is preferable that the hole having a surface showing the resistance is provided as shown in FIGS. In this case, the first member 1 and the second member 5 can be connected more reliably and with a large force.
【0041】上述した実施形態の複合材料6は、例えば
以下のようにして作製することができる。すなわち、ま
ず前述した各種形状の板材4を低融点接合材を介して第
1の部材1表面に積層し、用いた低融点接合材に応じた
温度で熱処理して板材4と第1の部材1とを接合するこ
とによって、第1の部材1上に接合された中間層2を形
成する。The composite material 6 of the embodiment described above can be manufactured, for example, as follows. That is, first, the plate members 4 of various shapes described above are laminated on the surface of the first member 1 via the low melting point bonding material, and heat-treated at a temperature corresponding to the low melting point bonding material used. To form the joined intermediate layer 2 on the first member 1.
【0042】次に、上記中間層2を構成する板材4の孔
部3内に、第2の部材5を一部充填しつつ第1の部材1
上に積層する。この積層方法としては、第2の部材5を
構成する材料の粉末等を中間層2の孔部3内に加圧充填
した後に加熱硬化させる方法や、第2の部材5を構成す
る材料の融液や溶液を含浸させる方法等を適用すること
ができる。Next, the second member 5 is partially filled into the hole 3 of the plate material 4 constituting the intermediate layer 2 while the first member 1 is partially filled.
Laminate on top. The laminating method includes a method in which a powder or the like of a material constituting the second member 5 is pressure-filled into the hole 3 of the intermediate layer 2 and then heat-curing, or a method of melting the material constituting the second member 5. A method of impregnating a liquid or a solution can be applied.
【0043】なお、上記した粉末原料を加熱硬化させる
際に、軟化含浸や溶融含浸等を併用することも可能であ
るが、本発明においては中間層2内の個々の孔部3を比
較的大形状とすることができ、粉末原料を容易に多量充
填することができるため、通常の加圧充填および熱硬化
処理によっても十分な結合強度を得ることができる。こ
れは、特に第2の部材5として樹脂材料を用いる場合に
有効であり、樹脂材料の劣化を防止することが可能とな
る。It should be noted that when the above-mentioned powdery raw material is heated and hardened, it is possible to use softening impregnation, melt impregnation or the like in combination, but in the present invention, the individual holes 3 in the intermediate layer 2 are relatively large. Since it can be formed into a shape and the powder material can be easily filled in a large amount, a sufficient bonding strength can be obtained even by ordinary pressure filling and heat curing treatment. This is particularly effective when a resin material is used as the second member 5, and it is possible to prevent deterioration of the resin material.
【0044】なお、上記実施形態においては、金属材料
等からなる第1の部材1上に樹脂材料、ゴム材料、ガラ
ス材料等からなる第2の部材5を積層した複合材料につ
いて説明したが、本発明の複合材料を構成する各部材は
これらに限定されるものではなく、例えば第1の部材1
としてセラミックス材料やガラス材料等を用いると共
に、第2の部材5として金属材料、樹脂材料、ゴム材料
等を用いることも可能である。第1の部材1としてセラ
ミックス材料やガラス材料等を用いる場合には、同様な
材料からなる板材を使用すればよい。In the above embodiment, a composite material in which a second member 5 made of a resin material, a rubber material, a glass material, or the like is laminated on a first member 1 made of a metal material or the like has been described. The members constituting the composite material of the invention are not limited to these, and for example, the first member 1
It is also possible to use a ceramic material, a glass material or the like as the material, and to use a metal material, a resin material, a rubber material or the like as the second member 5. When a ceramic material, a glass material, or the like is used as the first member 1, a plate made of a similar material may be used.
【0045】次に、本発明の複合材料を摺動部材に適用
した一具体例について、図6を参照して述べる。Next, a specific example in which the composite material of the present invention is applied to a sliding member will be described with reference to FIG.
【0046】図6に示す摺動部材11は、各種合金等の
金属材料からなる摺動部材本体12の一方の面上に、そ
の面(接合面)に垂直方向の引張応力に対して抗力を示
す孔部13を有する板材14を接合して中間層が形成さ
れており、この中間層を構成する板材14の孔部13内
に一部を充填しつつフッ素系樹脂層15が積層形成され
ている。この摺動部材11においては、フッ素系樹脂層
15が摺動面を構成している。摺動部材11の具体的な
構成は、前述した本発明の複合材料の実施形態で示した
通りである。The sliding member 11 shown in FIG. 6 has a drag on one surface of a sliding member main body 12 made of a metal material such as various alloys against a tensile stress perpendicular to the surface (joining surface). An intermediate layer is formed by joining a plate material 14 having a hole 13 shown in the drawing, and a fluorine-based resin layer 15 is laminated and formed while partially filling the hole 13 of the plate material 14 constituting the intermediate layer. I have. In the sliding member 11, the fluorine-based resin layer 15 forms a sliding surface. The specific configuration of the sliding member 11 is as shown in the above-described embodiment of the composite material of the present invention.
【0047】上記フッ素系樹脂層15には、ポリテトラ
フルオロエチレン(PTFE)に代表されるフッ素系樹
脂が用いられ、PTFEを単独で用いてもよいし、また
グラスファイバや二硫化モリブデンを混合したPTFE
を用いてもよい。また、PTFEの単独層とグラスファ
イバや二硫化モリブデンを混合したPTFE層との積層
構造を採用することも可能である。この場合、PTFE
の単独層を摺動部材本体12側に配置することによっ
て、PTFEを孔部13内に充填しやすくなり、かつ摺
動面側は耐摩耗性に優れ、小さな摩擦係数を持つグラス
ファイバ、二硫化モリブデン等を充填したPTFEとす
ることにより、優れた摺動特性を発揮させることができ
る。なお、PTFEの単独層と充填材入りPTFE層の
加熱接合は同時に行うことができる。The fluorine-based resin layer 15 is made of a fluorine-based resin represented by polytetrafluoroethylene (PTFE). PTFE may be used alone or glass fiber or molybdenum disulfide may be mixed. PTFE
May be used. It is also possible to adopt a laminated structure of a single layer of PTFE and a PTFE layer mixed with glass fiber or molybdenum disulfide. In this case, PTFE
Is arranged on the sliding member body 12 side so that the PTFE can be easily filled in the hole portion 13 and the sliding surface side has excellent wear resistance and a glass fiber having a small coefficient of friction. By using PTFE filled with molybdenum or the like, excellent sliding characteristics can be exhibited. In addition, the heat bonding of the single layer of PTFE and the PTFE layer containing the filler can be performed simultaneously.
【0048】上述した摺動部材11においては、PTF
Eやそれとグラスファイバ、二硫化モリブデンとの混合
物等からなるフッ素系樹脂層15を、前述した本発明の
複合材料の実施形態で説明したように、摺動部材本体1
2に対して一様に高強度に接合することができる。従っ
て、摺動部材11の信頼性、ひいてはそれを用いた各種
装置の信頼性を大幅に高めることができる。In the sliding member 11 described above, the PTF
As described in the above-described embodiment of the composite material according to the present invention, the sliding member body 1 is made of a fluorine-based resin layer 15 made of E or a mixture thereof with glass fiber, molybdenum disulfide or the like.
2 can be uniformly joined with high strength. Therefore, the reliability of the sliding member 11 and the reliability of various devices using the same can be greatly improved.
【0049】[0049]
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。Next, specific examples of the present invention will be described.
【0050】実施例1 まず、中間層2を構成する板材4として、図2に示した
ように、 200mm× 200mm×厚さ 1mmのSS41鋼板に直
径 3mm、ピッチ 4mmの60°千鳥貫通孔を形成したもの
(第1の板材8)と、同様なSS41鋼板に直径 2mm、
ピッチ 4mmの60°千鳥貫通孔を形成したもの(第2の板
材10)とを用意した。Example 1 First, as the plate material 4 constituting the intermediate layer 2, as shown in FIG. 2, a 60 mm zigzag through hole having a diameter of 3 mm and a pitch of 4 mm was formed in a 200 mm × 200 mm × 1 mm thick SS41 steel plate. (First plate 8) and the same SS41 steel plate with a diameter of 2 mm
One having a 60 ° staggered through hole with a pitch of 4 mm (second plate material 10) was prepared.
【0051】一方、第1の部材1として、 200mm× 200
mm×厚さ20mmのSS41鋼板を用意し、このSS41鋼
板上に平均粒径10μm の純銅粉末を適量の有機バインタ
と共に混合した純銅ペーストを厚さ 0.2mmで塗布した。
この純銅ペーストの塗布層上に、まず上記した直径 3mm
の60°千鳥貫通孔を形成したSS41鋼板を配置し、次
いでこのSS41鋼板上に上記純銅ペーストを厚さ 0.2
mmで塗布した後、上記した直径 2mmの60°千鳥貫通孔を
形成したSS41鋼板を、各貫通孔の中心が一致するよ
うに配置した。On the other hand, as the first member 1, 200 mm × 200
An SS41 steel sheet having a size of 20 mm and a thickness of 20 mm was prepared, and a pure copper paste obtained by mixing a pure copper powder having an average particle diameter of 10 μm with an appropriate amount of an organic binder was applied to the SS41 steel sheet at a thickness of 0.2 mm.
First, the above-mentioned diameter 3 mm
SS41 steel plate having a 60 ° zigzag through hole is disposed, and the pure copper paste having a thickness of 0.2
After the application in mm, the SS41 steel plate having the above-described 2 ° diameter staggered through-holes of 60 ° was arranged such that the centers of the through-holes coincided with each other.
【0052】次いで、上記した中間層を構成する板材を
配置した第1の部材を水素ガス雰囲気中にて 1373Kで30
分間焼成して、SS41鋼板からなる第1の部材上に段
穴形状の孔部を有する中間層を接合形成した。Next, the first member on which the plate material constituting the above-mentioned intermediate layer is arranged is placed in a hydrogen gas atmosphere at 1373 K for 30 seconds.
After sintering for one minute, an intermediate layer having a stepped hole was formed on the first member made of the SS41 steel plate.
【0053】この後、上記した中間層を接合形成した第
1の部材を金型の底部に配置し、この金型内に第2の部
材の形成材料としてPTFE粉末を 40MPaの圧力で加圧
充填した後、673K× 1時間の条件でPTFEを熱硬化さ
せた。このようにして、SS41鋼板上に接合、形成し
た孔部を有する板材からなる中間層内にPTFEを一部
充填しつつ積層、結合した複合材料を得た。Thereafter, the first member formed by joining the above-mentioned intermediate layers is arranged at the bottom of the mold, and PTFE powder is filled into the mold at a pressure of 40 MPa as a material for forming the second member. After that, PTFE was thermally cured under the conditions of 673K × 1 hour. In this way, a composite material was obtained, which was laminated and bonded while partially filling PTFE in an intermediate layer made of a plate material having holes formed and bonded on an SS41 steel plate.
【0054】この複合材料の特性評価としてせん断強度
を以下のようにして測定した。すなわち、上記実施例1
による条件にしたがって、それぞれ表面に中間層を形成
した2個の第1の部材の間に、上記第2の部材としてP
TFEを介在(充填、積層)させた試料を用いて、接合
面と平行にせん断試験を行った。その結果、 15.5MPaと
良好なせん断強度が得られた。As an evaluation of the characteristics of the composite material, the shear strength was measured as follows. That is, the first embodiment
According to the conditions according to the above, between the two first members each having an intermediate layer formed on the surface, P
Using a sample in which TFE was interposed (filled and laminated), a shear test was performed in parallel with the joint surface. As a result, a good shear strength of 15.5 MPa was obtained.
【0055】実施例2 中間層2を構成する板材4として、 200mm× 200mm×厚
さ 2mmのSS41鋼板に、まず直径 2mm、ピッチ 4mmの
60°千鳥貫通孔を形成し、次いで片側から上記貫通孔と
同中心で直径 3mm、深さ 1mmの孔を形成したものを用意
した。Example 2 As a plate material 4 constituting the intermediate layer 2, an SS41 steel plate having a size of 200 mm × 200 mm × 2 mm in thickness was first used.
A staggered through hole of 60 ° was formed, and then a hole having a diameter of 3 mm and a depth of 1 mm was formed from one side at the same center as the through hole.
【0056】この 1枚の板材を中間層として用いる以外
は、実施例1と同様にして第1の部材との接合、および
複合材料の作製を行った。得られた複合材料のせん断強
度を実施例1と同様にして測定評価したところ、 14.7M
Paと良好な強度が得られた。 実施例3 中間層2を構成する板材4として、 200mm× 200mm×厚
さ 1mmの 2枚のSS41鋼板に直径 3mm、ピッチ 4mmの
60°千鳥貫通孔をそれぞれ形成した。次に、第1の部材
1としての 200mm× 200mm×厚さ20mmのSS41鋼板上
に、実施例1と同様な純銅ペーストを厚さ 0.2mmで塗布
した。この純銅ペーストの塗布層上に、まず上記した直
径 3mmの60°千鳥貫通孔を形成したSS41鋼板を 1枚
配置し、次いでこのSS41鋼板上に上記純銅ペースト
を厚さ 0.2mmで塗布した後、図3に示したように、下側
の60°千鳥貫通孔の中心点と上側の60°千鳥貫通孔の形
成位置の重心点、すなわち 3つの貫通孔を繋ぐ部分とを
一致させてブリッジ構造を形成するように、他方の60°
千鳥貫通孔を形成したSS41鋼板を配置した。The joining with the first member and the production of the composite material were performed in the same manner as in Example 1 except that this one plate material was used as the intermediate layer. The shear strength of the obtained composite material was measured and evaluated in the same manner as in Example 1.
Pa and good strength were obtained. Example 3 As a plate material 4 constituting the intermediate layer 2, two SS41 steel plates of 200 mm × 200 mm × 1 mm in thickness having a diameter of 3 mm and a pitch of 4 mm were used.
60 ° staggered through holes were formed respectively. Next, the same pure copper paste as in Example 1 was applied to a thickness of 0.2 mm on a 200 mm × 200 mm × 20 mm thick SS41 steel plate as the first member 1. First, on the coating layer of the pure copper paste, one SS41 steel plate having the above-mentioned 60 ° zigzag through hole having a diameter of 3 mm is arranged, and then the pure copper paste is applied on the SS41 steel plate at a thickness of 0.2 mm. As shown in FIG. 3, the bridge structure is formed by matching the center point of the lower 60 ° staggered through hole with the center of gravity of the upper 60 ° staggered through hole, ie, the portion connecting the three through holes. The other 60 ° to form
An SS41 steel plate having staggered through holes was arranged.
【0057】次いで、実施例1と同一条件で焼成して、
SS41鋼板からなる第1の部材上にブリッジ構造の孔
部を有する中間層を接合形成した。この後、実施例1と
同一条件で、上記中間層の孔部内にPTFEを一部充填
しつつ積層、結合して、複合材料を作製した。得られた
複合材料のせん断強度を実施例1と同様にして測定、評
価したところ、 15.3MPaと良好な強度が得られた。Next, firing was performed under the same conditions as in Example 1,
An intermediate layer having a hole having a bridge structure was joined and formed on the first member made of SS41 steel plate. Thereafter, under the same conditions as in Example 1, the composite material was manufactured by laminating and bonding while partially filling PTFE in the hole of the intermediate layer. When the shear strength of the obtained composite material was measured and evaluated in the same manner as in Example 1, a good strength of 15.3 MPa was obtained.
【0058】比較例1 中間層2を構成する板材4として、 200mm× 200mm×厚
さ 2mmのSS41鋼板に直径 3mm、ピッチ 4mmの60°千
鳥貫通孔を形成したものを用いる以外は、実施例1と同
様にして第1の部材との接合、および複合材料の作製を
行った。得られた複合材料のせん断強度を実施例1と同
様にして測定、評価したところ、中間層の孔部内に充填
したPTFEが剥離して抜けたため、せん断強度は5.0M
Paと低いものであった。COMPARATIVE EXAMPLE 1 Example 1 was repeated except that a 200 mm × 200 mm × 2 mm thick SS41 steel plate having 60 mm zigzag through holes with a diameter of 3 mm and a pitch of 4 mm was used as the plate material 4 constituting the intermediate layer 2. Bonding with the first member and production of a composite material were performed in the same manner as in the above. When the shear strength of the obtained composite material was measured and evaluated in the same manner as in Example 1, the PTFE filled in the holes of the intermediate layer was peeled off, and the shear strength was 5.0 M.
Pa was low.
【0059】[0059]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の複合材料
によれば、樹脂材料等の劣化や複合材料自体の強度低下
等を招くことなく、異種材料間の結合強度を十分に高め
ることができる。従って、信頼性に優れた異種材料の複
合材料を提供することが可能となる。また、本発明の複
合材料の製造方法によれば、そのような異種材料による
複合材料を再現性よく作製することが可能となる。As described above, according to the composite material of the present invention, it is possible to sufficiently increase the bonding strength between different types of materials without deteriorating the resin material or the like or reducing the strength of the composite material itself. it can. Therefore, it is possible to provide a composite material of different materials having excellent reliability. Further, according to the method for producing a composite material of the present invention, it is possible to produce a composite material of such a dissimilar material with good reproducibility.
【図1】 本発明の一実施形態による複合材料の構成を
模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a composite material according to an embodiment of the present invention.
【図2】 図1に示す複合材料の中間層の一具体例を示
す図であって、(a)は平面図、(b)はそのA−A線
に沿った断面図である。FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a specific example of an intermediate layer of the composite material shown in FIG. 1, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA.
【図3】 図1に示す複合材料の中間層の他の具体例を
示す図であって、(a)は平面図、(b)はA−A線に
沿った断面図、(c)はB−B線に沿った断面図であ
る。3A and 3B are diagrams showing another specific example of the intermediate layer of the composite material shown in FIG. 1, wherein FIG. 3A is a plan view, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA, and FIG. It is sectional drawing along the BB line.
【図4】 図1に示す複合材料の中間層のさらに他の具
体例を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing still another specific example of the intermediate layer of the composite material shown in FIG.
【図5】 図1に示す複合材料の中間層のさらに他の具
体例を示す図であって、(a)は平面図、(b)はその
A−A線に沿った断面図である。5A and 5B are diagrams showing still another specific example of the intermediate layer of the composite material shown in FIG. 1, wherein FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a cross-sectional view along the line AA.
【図6】 本発明の複合材料を摺動部材に適用した一具
体例の構成を一部断面で示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a partial cross section of a configuration of one specific example in which the composite material of the present invention is applied to a sliding member.
1………第1の部材 2………中間層 3………孔部 4………板材 5………第2の部材 6………複合材料 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st member 2 ... Intermediate layer 3 ... Hole 4 ... Plate material 5 ... 2nd member 6 ... Composite material
Claims (10)
され、孔部を有する板材からなる中間層と、前記第1の
部材とは異種材料からなり、前記中間層を構成する前記
板材の孔部内に一部が充填されつつ積層された第2の部
材とを具備し、前記板材の孔部は前記第1の部材表面に
垂直方向の引張応力に対して抗力を示す形状を有するこ
とを特徴とする複合材料。1. A first member, an intermediate layer joined to the first member and made of a plate having a hole, and the first member is made of a different material and constitutes the intermediate layer. A second member that is stacked while being partially filled in the hole of the plate, wherein the hole of the plate has a shape that shows a resistance to tensile stress in a direction perpendicular to the surface of the first member. A composite material comprising:
材側に開口された第1の孔部と、前記第1の孔部に連通
され、かつ前記第1の孔部とは重ならない空間を有する
第2の孔部とを少なくとも有することを特徴とする複合
材料。2. The composite material according to claim 1, wherein the hole of the plate material forming the intermediate layer has a first hole opened on the second member side and the first hole. And a second hole having a space that does not overlap with the first hole.
材側の開口面積が前記第1の部材側の開口面積より小さ
いことを特徴とする複合材料。3. The composite material according to claim 1, wherein the hole of the plate material forming the intermediate layer has an opening area on the second member side smaller than an opening area on the first member side. Characteristic composite material.
の孔部を有し、この第2の孔部と前記第1の孔部とで段
穴を形成していることを特徴とする複合材料。4. The composite material according to claim 2, wherein the hole of the plate material has a diameter larger than that of the first hole.
Wherein the second hole and the first hole form a step hole.
記第1の孔部より大径の前記第2の孔部を有する第2の
板材とを、前記第1の孔部が前記第2の孔部と重なるよ
うに接合した接合材からなることを特徴とする複合材
料。5. The composite material according to claim 2, wherein the plate has a first plate having the first hole and the second hole having a diameter larger than that of the first hole. A composite material comprising: a joining material joined to a second plate so that the first hole overlaps the second hole.
記第1の孔部と略同径の前記第2の孔部を有する第2の
板材とを、前記第1の孔部と第2の孔部とが一部重なる
ように接合した接合材からなることを特徴とする複合材
料。6. The composite material according to claim 2, wherein the plate member includes a first plate member having the first hole and the second hole having substantially the same diameter as the first hole. A composite material comprising: a joining material in which a second plate member is joined so that the first hole and the second hole partially overlap.
とが一部重なるように接合されていることを特徴とする
複合材料。7. The composite material according to claim 6, wherein the bonding material is bonded so that the first hole and the plurality of second holes partially overlap. Composite materials.
材は前記金属材料の融点より低い硬化温度を有する樹脂
材料、ゴム材料、ガラス材料およびセラミックス材料か
ら選ばれる 1種からなることを特徴とする複合材料。8. The composite material according to claim 1, wherein said first member is made of a metal material, and said second member is a resin material, a rubber material, and a glass having a curing temperature lower than a melting point of said metal material. A composite material comprising one type selected from materials and ceramic materials.
材料からなる第2の部材とを積層して複合材料を製造す
るにあたり、 前記第1の部材上に、前記第1の部材表面に垂直方向の
引張応力に対して抗力を示す孔部を有する板材を接合し
て、中間層を形成する工程と、 前記第2の部材の一部を前記中間層を構成する前記板材
の孔部内に充填しつつ、前記第2の部材を前記第1の部
材上に積層する工程とを有することを特徴とする複合材
料の製造方法。9. When manufacturing a composite material by laminating a first member and a second member made of a different material from the first member, the first member is provided on the first member. A step of joining a plate material having a hole exhibiting a resistance to a tensile stress in a vertical direction to a member surface to form an intermediate layer; and forming a part of the second member into a part of the plate material constituting the intermediate layer. Laminating the second member on the first member while filling the holes.
おいて、 前記第1の部材として金属材料を用いると共に、前記第
2の部材として前記金属材料の融点より低い硬化温度を
有する樹脂材料、ゴム材料、ガラス材料およびセラミッ
クス材料から選ばれる 1種を用いることを特徴とする複
合材料の製造方法。10. The method for manufacturing a composite material according to claim 9, wherein a metal material is used as the first member, and a resin material and a rubber having a curing temperature lower than a melting point of the metal material as the second member. A method for producing a composite material, comprising using one selected from a material, a glass material, and a ceramic material.
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|---|---|---|---|---|
| US8231276B2 (en) | 2007-05-25 | 2012-07-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sliding material, method of manufacturing same and bearing assembly |
| WO2013021584A1 (en) | 2011-08-08 | 2013-02-14 | 株式会社 東芝 | Underwater sliding member, method for producing same and hydraulic machine |
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1996
- 1996-06-14 JP JP15388296A patent/JP3194866B2/en not_active Expired - Lifetime
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