JPS6082645A - 繊維強化金属複合材料 - Google Patents
繊維強化金属複合材料Info
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Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、固体潤滑剤が分散された繊肩１強化金属複合
材判に関するものである。
材判に関するものである。
（従来技術）
近年、アルミニウム、マグネシウム、銅等の金属中に黒
鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を分散さＵた複合
材料の出現が望まれている。しかしアルミニウム、銅等
の金属と黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤との比
重があまりにも異なるため、またお互いのぬれ性も悪い
！こめ、一方が偏析され易く、該固体潤滑剤を均一に該
金属中に分散さけることば回動であった。特に、（１）
アルミニウム、マグネシウム金属と二硫化モリブデン、
ｊ４）笠、（２〉銅金属と黒鉛、窒化ホウ素等との絹合
せでは両物質の比重差は極めて大きい。即らＵ）鉛等の
固体潤滑剤が均一に金属中に分散した高品質の、固体潤
滑剤を分散させた金属複合材料の出現か困難であった。
鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を分散さＵた複合
材料の出現が望まれている。しかしアルミニウム、銅等
の金属と黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤との比
重があまりにも異なるため、またお互いのぬれ性も悪い
！こめ、一方が偏析され易く、該固体潤滑剤を均一に該
金属中に分散さけることば回動であった。特に、（１）
アルミニウム、マグネシウム金属と二硫化モリブデン、
ｊ４）笠、（２〉銅金属と黒鉛、窒化ホウ素等との絹合
せでは両物質の比重差は極めて大きい。即らＵ）鉛等の
固体潤滑剤が均一に金属中に分散した高品質の、固体潤
滑剤を分散させた金属複合材料の出現か困難であった。
本Ｒ明は、上記欠点を克服するものであり、粒状または
粉末状の固体潤滑剤がマトリックス中に分散した高強度
、耐熱性および耐摩耗性を向上せしめた繊維強化金属複
合材料を提供することを目的とりる。
粉末状の固体潤滑剤がマトリックス中に分散した高強度
、耐熱性および耐摩耗性を向上せしめた繊維強化金属複
合材料を提供することを目的とりる。
Ｃ発明のイＭ成ン
ｆＥＪち、水幹明の機！「強化金属複合イイ料は、母材
金属と、該母材金属中に埋設された繊維集積体と、該繊
釘１集積体中に保持された粒状または粉末状の固体潤滑
剤とｌ）ｒ ＋ら構成されることを特徴とするものであ
る。
金属と、該母材金属中に埋設された繊維集積体と、該繊
釘１集積体中に保持された粒状または粉末状の固体潤滑
剤とｌ）ｒ ＋ら構成されることを特徴とするものであ
る。
本発明の複合材料に用いられる母材金属には、アルミニ
ウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム
合金、銅、および銅合金等の金属の１つを用いることが
できる。該アルミニウム合金には、アルミニウムーケイ
素系、アルミニウムーケイ素−マグネシウム系、アルミ
ニウムーケイ素−銅系、アルミニウムー銅−ケイ素−マ
グネシウム−ニッケル系、アルミニウムー銅−ケイ素−
マグネシウム系、アルミニウムー銅系等の合金が用いら
れる。該マグネシウム合金にはマグネシウム−アルミニ
ウム系、マグネシウム−亜鉛系等の合金が、該銅合金に
は銅−亜鉛−アルミニウム系、銅−亜鉛−マンガン系等
の合金が用いられる。特に該母料金属には、アルミニウ
ム、アルミニウム合金が好ましい。また使用される該母
材金属は、使用されるウィスカ等の織組とめれ竹−の良
いものが好ましい。
ウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム
合金、銅、および銅合金等の金属の１つを用いることが
できる。該アルミニウム合金には、アルミニウムーケイ
素系、アルミニウムーケイ素−マグネシウム系、アルミ
ニウムーケイ素−銅系、アルミニウムー銅−ケイ素−マ
グネシウム−ニッケル系、アルミニウムー銅−ケイ素−
マグネシウム系、アルミニウムー銅系等の合金が用いら
れる。該マグネシウム合金にはマグネシウム−アルミニ
ウム系、マグネシウム−亜鉛系等の合金が、該銅合金に
は銅−亜鉛−アルミニウム系、銅−亜鉛−マンガン系等
の合金が用いられる。特に該母料金属には、アルミニウ
ム、アルミニウム合金が好ましい。また使用される該母
材金属は、使用されるウィスカ等の織組とめれ竹−の良
いものが好ましい。
本発明の繊維強化金属複合ＩｆＡお１に用いられる繊維
は、炭化ケイ素繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、炭化ケ
イ素ウィスカ、窒化ケイ索ウィスカ、アルミナウィスカ
、チタン酸カリウムウィスカ等の少なくとも一種で構成
される。即ち該繊維はそれらのうらの一つ又は二種以上
とすることもできる。
は、炭化ケイ素繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、炭化ケ
イ素ウィスカ、窒化ケイ索ウィスカ、アルミナウィスカ
、チタン酸カリウムウィスカ等の少なくとも一種で構成
される。即ち該繊維はそれらのうらの一つ又は二種以上
とすることもできる。
該繊維（、Ｌ上記母料金属とのぬれ性が良く、該母材金
属の溶融時に安定であればよい。なお、それらのうち、
炭化ケイ素は、通常用いられる母材金属であるアルミニ
ウム合金等とぬれ性が特に良いので、上記繊維には炭化
ケイ素繊維、炭化ケイ素ウィスカを用いるのが好ましい
。繊維集積体は、上記繊維を所定の形状に集積したもの
であり、種々の形態のものを使用できる。
属の溶融時に安定であればよい。なお、それらのうち、
炭化ケイ素は、通常用いられる母材金属であるアルミニ
ウム合金等とぬれ性が特に良いので、上記繊維には炭化
ケイ素繊維、炭化ケイ素ウィスカを用いるのが好ましい
。繊維集積体は、上記繊維を所定の形状に集積したもの
であり、種々の形態のものを使用できる。
上ｉｉ＋、！繊維の形状は特に限定されず、長繊維でも
知繊肩１でしウィスカでもよい。その添加量は、特に限
定されないが、１０〜３０容積％が好ましく、より好ま
しくは１０〜２０容梢％である。上記ウイスノノの径及
び長さは、ウィスノＪの範ちゅうに入るものであればよ
く、特に限定されない。そして読経又は長さ（ユ、ウィ
スカの種類及びその製造方法等により異なるが、おおむ
ね読経は０．１〜１６０μ０１、該長さは５０〜２００
μｍ程度である。
知繊肩１でしウィスカでもよい。その添加量は、特に限
定されないが、１０〜３０容積％が好ましく、より好ま
しくは１０〜２０容梢％である。上記ウイスノノの径及
び長さは、ウィスノＪの範ちゅうに入るものであればよ
く、特に限定されない。そして読経又は長さ（ユ、ウィ
スカの種類及びその製造方法等により異なるが、おおむ
ね読経は０．１〜１６０μ０１、該長さは５０〜２００
μｍ程度である。
本発明の繊維強化金属複合材料に用いられる固定潤滑剤
の種類としては、黒鉛、二硫化モリブデン、窒化ホウ素
、鉛等がある。該固体潤滑剤としては、前記のものの１
つでも、またそれらがｄ′３互いに反応しない限りそれ
らの組合せたものであっ！− でもよい。該固体潤滑剤の含有率は、１〜１５容積％が
好ましく、より好ましくは５〜１５容積％である。それ
が１％未満の場合には、その添加効果が少なすぎ、１５
％より以上の場合には、ぬれ性不足のため複合化が困難
となる。
の種類としては、黒鉛、二硫化モリブデン、窒化ホウ素
、鉛等がある。該固体潤滑剤としては、前記のものの１
つでも、またそれらがｄ′３互いに反応しない限りそれ
らの組合せたものであっ！− でもよい。該固体潤滑剤の含有率は、１〜１５容積％が
好ましく、より好ましくは５〜１５容積％である。それ
が１％未満の場合には、その添加効果が少なすぎ、１５
％より以上の場合には、ぬれ性不足のため複合化が困難
となる。
該固体潤滑剤は上記繊Ｎ集積体中に保持されるものであ
ればよく、該固体潤滑剤の形状および径等は特に限定さ
れない。従って該形状は、微粉末状であっても、粒状で
あってもよい。読経は母料金属の溶湯を上記繊維集積体
に接触、浸透させた場合であっても、上記繊維集積体中
に該固体潤滑剤が保持されるのに十分な径であればよい
。従って該固体潤滑剤の径は、該繊維集積体の繊維間の
間隔よりも大きいことが必要である。故に該固体潤滑剤
の径は、１μｍ以上であり、ＱＴＪ、Ｌ ＜は１゜０μ
Ｉｌｌ〜２００μｍである。特にウィスカの含有率か、
１０〜３０容偵％である場合の上記繊維束ｉｈ体のとき
、該繊組間の間隔は、通常、１μｍ Ｎ’？浪という小
さなものである。従って、径が１μｍ以上の該固体潤滑
剤は、該集積体に十分に保持される。
ればよく、該固体潤滑剤の形状および径等は特に限定さ
れない。従って該形状は、微粉末状であっても、粒状で
あってもよい。読経は母料金属の溶湯を上記繊維集積体
に接触、浸透させた場合であっても、上記繊維集積体中
に該固体潤滑剤が保持されるのに十分な径であればよい
。従って該固体潤滑剤の径は、該繊維集積体の繊維間の
間隔よりも大きいことが必要である。故に該固体潤滑剤
の径は、１μｍ以上であり、ＱＴＪ、Ｌ ＜は１゜０μ
Ｉｌｌ〜２００μｍである。特にウィスカの含有率か、
１０〜３０容偵％である場合の上記繊維束ｉｈ体のとき
、該繊組間の間隔は、通常、１μｍ Ｎ’？浪という小
さなものである。従って、径が１μｍ以上の該固体潤滑
剤は、該集積体に十分に保持される。
上記繊維強化金属複合側ηＷｌの＠Ｉ造方法は以下のど
Ｊ３っである。
Ｊ３っである。
炭化ケイ素ウィスカ等と所定量の黒鉛等をアルコール等
（水でもよい）の液媒中で均一に混合し−Ｃ記状とし、
該泥状混合物を所定形状の型内に注入して圧縮成形する
。このようにして成形された綴着１集偵休を乾燥（前記
液媒をアルコール中とした場合には乾燥に要する時間を
短縮することがでさる）させた後、鋳造金型中のキャビ
ティ内に置く。その後溶融した上記母材金属を上記繊維
集積体に接ｈすｉ、浸透さけた後、冷却して上記母材金
属を固化させて所定形状の繊維強化金属複合材料を装造
づ−る。
（水でもよい）の液媒中で均一に混合し−Ｃ記状とし、
該泥状混合物を所定形状の型内に注入して圧縮成形する
。このようにして成形された綴着１集偵休を乾燥（前記
液媒をアルコール中とした場合には乾燥に要する時間を
短縮することがでさる）させた後、鋳造金型中のキャビ
ティ内に置く。その後溶融した上記母材金属を上記繊維
集積体に接ｈすｉ、浸透さけた後、冷却して上記母材金
属を固化させて所定形状の繊維強化金属複合材料を装造
づ−る。
Ｊ、た例えば繊維集積体の充填率を１０〜３０容梢％の
炭化ケイ素ウィスカ（径０．２〜０．５μｍ１長さ５０
〜２００μｍ）の＠槓体とする場合には、該炭化ケイ素
つイスノＪ同志の間隔は２μｍ程度以下とすることがで
きる。
炭化ケイ素ウィスカ（径０．２〜０．５μｍ１長さ５０
〜２００μｍ）の＠槓体とする場合には、該炭化ケイ素
つイスノＪ同志の間隔は２μｍ程度以下とすることがで
きる。
本発明の繊維強化金属複合イオ料の中には、たとえ母材
金属と比重が大きく異なる固体潤滑剤であっても、該固
体潤滑剤が極めて均一に分散されるので、該複合材料の
品質は極めて安定したものとなる。
金属と比重が大きく異なる固体潤滑剤であっても、該固
体潤滑剤が極めて均一に分散されるので、該複合材料の
品質は極めて安定したものとなる。
本発明の繊維強化金属複合材料は、その中に黒鉛等の固
体潤滑剤を含むので、該固体潤滑剤を含まない機紐強化
金属複合ｖＪわ１と比べて、ずべり特性が向上し極めて
耐摩耗性に優れる。特に潤滑油が一時的に供給されない
場合等の摺動条件が厳しい場合であっても、本発明の繊
維強化金属複合材料は十分にその使用に耐えることがで
きる。
体潤滑剤を含むので、該固体潤滑剤を含まない機紐強化
金属複合ｖＪわ１と比べて、ずべり特性が向上し極めて
耐摩耗性に優れる。特に潤滑油が一時的に供給されない
場合等の摺動条件が厳しい場合であっても、本発明の繊
維強化金属複合材料は十分にその使用に耐えることがで
きる。
本発明の繊維強化金属複合材料は、強化繊維として母材
金属の溶湯温度（数１００〜１０００℃と高い）におい
て溶解、分解しないウィスカが用いられ、かつ固体潤滑
剤も該溶湯温度において安定なものが用いれる。従って
本発明のｔｌｉ維強化金′属複合材料は、強度かつ耐熱
性に優れた高耐摩耗性材料といえる。
金属の溶湯温度（数１００〜１０００℃と高い）におい
て溶解、分解しないウィスカが用いられ、かつ固体潤滑
剤も該溶湯温度において安定なものが用いれる。従って
本発明のｔｌｉ維強化金′属複合材料は、強度かつ耐熱
性に優れた高耐摩耗性材料といえる。
以ＪＩ Ｊ、り本発明の繊維強化金属複合材料は、チセ
ンネルパー１〜、ナーベル、Ａ−プンエンド精紡（代用
（コータ等の綴帷機械系道部品およびポンプのベーン等
の摺動月利等に容易に応用することができる。
ンネルパー１〜、ナーベル、Ａ−プンエンド精紡（代用
（コータ等の綴帷機械系道部品およびポンプのベーン等
の摺動月利等に容易に応用することができる。
以下、本発明を試験例により説明する。
試験例
炭化クイ素ウィスカ１３，５容梢％と微粉末状黒鉛１３
．５容積％を２〜３倍の司のアルコール中にほぼ均一に
分散μしめるようにし、円筒状（径５Ｑｎ１ｍ、厚さ２
Ｑ ＋１１１１１ ）の型内に注入して３０ｋｇｆ
／ｃｍ２圧下に成形した。そして型より取り出したライ
スｈ集積体を乾燥させた後鋳造金型の主１１ビテイ内に
置く。その後溶融したアルミニウム合金（Ａ−３９０＞
を上記集積体に接触、加圧浸透さぼて後冷却して、黒鉛
が分散された炭化ケイ素ウィスカ強化金属複合材料かＩ
う成る試験片（Δ〉を製作した。該試験片（Ａ＞の表面
状態の顕微鏡写真図（４００倍）を第１図に示した。形
量において、灰色微細組織が炭化ケイ素ウィスカで、黒
い糸状物が黒鉛で、他はマトリックスのアルミニウム合
金である。形量は、炭化ケイ素ウィスカと、黒鉛とがア
ルミニウム合金中に均一に分散され、該ウィスカがラン
ダムに配列さ外ていることを示している。
．５容積％を２〜３倍の司のアルコール中にほぼ均一に
分散μしめるようにし、円筒状（径５Ｑｎ１ｍ、厚さ２
Ｑ ＋１１１１１ ）の型内に注入して３０ｋｇｆ
／ｃｍ２圧下に成形した。そして型より取り出したライ
スｈ集積体を乾燥させた後鋳造金型の主１１ビテイ内に
置く。その後溶融したアルミニウム合金（Ａ−３９０＞
を上記集積体に接触、加圧浸透さぼて後冷却して、黒鉛
が分散された炭化ケイ素ウィスカ強化金属複合材料かＩ
う成る試験片（Δ〉を製作した。該試験片（Ａ＞の表面
状態の顕微鏡写真図（４００倍）を第１図に示した。形
量において、灰色微細組織が炭化ケイ素ウィスカで、黒
い糸状物が黒鉛で、他はマトリックスのアルミニウム合
金である。形量は、炭化ケイ素ウィスカと、黒鉛とがア
ルミニウム合金中に均一に分散され、該ウィスカがラン
ダムに配列さ外ていることを示している。
上記と同一形状の、他の試験片（１３＞、（Ｃ）を上記
と同様の方法により製作した。試験片の一つ（Ｂ）は、
炭化ケイ素ウィスカ２０容偵％、粒状黒鉛８容積％、残
りはＡ−３９０のアルミニウム合金で構成される。他の
試験片（Ｃ）は、炭化ケイ素ウィスカ１０容積％、微粉
末状二硫化モリブデン１０＠偵％、残りはＡ−３９０の
アルミニウム合金で構成される。前者の試験片（Ｂ）の
表面の顕微鏡写真図（１００（６）を第２図に、後者の
試験片（Ｃ）の表面の顕微鏡写真図（４００倍）を第３
図に示した。第２図又は第３３図において、黒色の粒状
物又は糸状物が黒鉛又は二硫化モリブデンであり、それ
が、金属母材中に均一に分散されでいる。
と同様の方法により製作した。試験片の一つ（Ｂ）は、
炭化ケイ素ウィスカ２０容偵％、粒状黒鉛８容積％、残
りはＡ−３９０のアルミニウム合金で構成される。他の
試験片（Ｃ）は、炭化ケイ素ウィスカ１０容積％、微粉
末状二硫化モリブデン１０＠偵％、残りはＡ−３９０の
アルミニウム合金で構成される。前者の試験片（Ｂ）の
表面の顕微鏡写真図（１００（６）を第２図に、後者の
試験片（Ｃ）の表面の顕微鏡写真図（４００倍）を第３
図に示した。第２図又は第３３図において、黒色の粒状
物又は糸状物が黒鉛又は二硫化モリブデンであり、それ
が、金属母材中に均一に分散されでいる。
第１図は微粉末状黒鉛が分散された炭化ケイ素ウィスカ
強化アルミニウム合金複合材料の表面の顕微鏡写真図（
４，００倍）、第２図は粒状黒鉛が分散された炭化ケイ
素ウイスノＪ強化アルミニウム合金複合月お１の表面の
顕微鏡写真図（１００倍）、第３図は二硫化モリブデン
が分散された炭化ケイ素ウィスカ強化アルミニウム合金
複合材料の表面の顕微鏡写真図（４００倍）である。 特ム′（出願人 株式会社豊田自動織機製作所代理人
弁理士 大川 宏 同 弁理士 藤谷 叱 同 弁理士 丸山明夫 第１図 第２図 （ｘｌｏｏ）
強化アルミニウム合金複合材料の表面の顕微鏡写真図（
４，００倍）、第２図は粒状黒鉛が分散された炭化ケイ
素ウイスノＪ強化アルミニウム合金複合月お１の表面の
顕微鏡写真図（１００倍）、第３図は二硫化モリブデン
が分散された炭化ケイ素ウィスカ強化アルミニウム合金
複合材料の表面の顕微鏡写真図（４００倍）である。 特ム′（出願人 株式会社豊田自動織機製作所代理人
弁理士 大川 宏 同 弁理士 藤谷 叱 同 弁理士 丸山明夫 第１図 第２図 （ｘｌｏｏ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）用材金属と、該母材金属中に埋設された織Ｍ集積
体と、該繊維集積体中に保持された粒状または粉末状の
固体潤滑剤とから構成されることを１１徴とする繊維強
化金属複合材料。 （２）母材金属は、アルミニウム、アルミニウム合金、
マグネシウム、マグネシウム合金、銅及び銅合金の一つ
からなる特許請求の範囲第１項記載の繊維強化金属複合
材料。 く３）繊維は、炭化ケイ素繊維、炭素繊維、アルミナ繊
維、炭化ケイ素ウィスカ、窒化ケイ素ウィスカ等の少な
くとも１種で構成される特許請求の範囲第１項記載の繊
維強化金属複合材料。 （４）繊維の含有率は、１０〜３０容積％である特許請
求の範囲第１項記載の繊維強化金属複合材わ１０ （５）固体潤滑剤は、黒鉛、二硫化モリブデン、窒化ホ
ウ素、鉛等の少なくとも１つである特許請求の範囲第１
項記載の繊維強化金属複合材料（６）固体潤滑剤の含有
率は、１〜１５容積％である特許請求の範囲第１項記載
の繊維強化金属複合材ｉｖ４ 。 （７）固体潤滑剤の径は、１．０ｕｍ 〜２００μｍで
ある特許請求の範囲第１項記載の繊維強化金属複合材わ
１゜
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19014083A JPS6082645A (ja) | 1983-10-12 | 1983-10-12 | 繊維強化金属複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19014083A JPS6082645A (ja) | 1983-10-12 | 1983-10-12 | 繊維強化金属複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6082645A true JPS6082645A (ja) | 1985-05-10 |
Family
ID=16253062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19014083A Pending JPS6082645A (ja) | 1983-10-12 | 1983-10-12 | 繊維強化金属複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6082645A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988001630A1 (fr) * | 1986-09-04 | 1988-03-10 | Nikkiso Co., Ltd. | Materiau composite renforce par barbes |
| JPS6436745A (en) * | 1987-07-30 | 1989-02-07 | Furukawa Electric Co Ltd | Mg based composite reinforced metal for compressor vane |
| US5041340A (en) * | 1987-09-03 | 1991-08-20 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fiber-reinforced light alloy member excellent in heat conductivity and sliding properties |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5893845A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-03 | Toyota Motor Corp | 繊維強化金属型複合材料及びその製造方法 |
-
1983
- 1983-10-12 JP JP19014083A patent/JPS6082645A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5893845A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-03 | Toyota Motor Corp | 繊維強化金属型複合材料及びその製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988001630A1 (fr) * | 1986-09-04 | 1988-03-10 | Nikkiso Co., Ltd. | Materiau composite renforce par barbes |
| JPS6436745A (en) * | 1987-07-30 | 1989-02-07 | Furukawa Electric Co Ltd | Mg based composite reinforced metal for compressor vane |
| US5041340A (en) * | 1987-09-03 | 1991-08-20 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fiber-reinforced light alloy member excellent in heat conductivity and sliding properties |
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