JPS60863A - 物品表面部の繊維強化方法 - Google Patents
物品表面部の繊維強化方法Info
- Publication number
- JPS60863A JPS60863A JP10857283A JP10857283A JPS60863A JP S60863 A JPS60863 A JP S60863A JP 10857283 A JP10857283 A JP 10857283A JP 10857283 A JP10857283 A JP 10857283A JP S60863 A JPS60863 A JP S60863A
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- Japan
- Prior art keywords
- article
- fiber
- reinforcing fibers
- thermal spraying
- fibers
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- 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
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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】
本発明は、物品の表面部の強化方法に係り、更に詳細に
は強化繊維による強化方法に係る。
は強化繊維による強化方法に係る。
例えば他の物品との摺動面を右し全体として軽量である
ことが必要とされる物品に於ては、物品が軽金属の如き
軽量な材料にて形成され表面部が強化ｍ維にて複合強化
されることが好ましいことが知られており、物品の表面
部のみを強化繊維にて複合強化覆る方法としては、物品
を鋳造する鋳型内の所定の位置に強化繊維よりなる繊維
成形体を配置し、該鋳型内にマトリックス材料の溶湯を
注渇し、該溶湯を鋳型内にて加圧しつつ凝固させる所謂
高圧訪造法の如き加圧鋳造法や、強化繊維とマトリック
ス材料とよりなるｍ維強化複合材料を物品の表面に溶接
、ろう接、接着剤などによる接着、ボルトなどによる機
械的締結などによって固定する方法が知られている。
ことが必要とされる物品に於ては、物品が軽金属の如き
軽量な材料にて形成され表面部が強化ｍ維にて複合強化
されることが好ましいことが知られており、物品の表面
部のみを強化繊維にて複合強化覆る方法としては、物品
を鋳造する鋳型内の所定の位置に強化繊維よりなる繊維
成形体を配置し、該鋳型内にマトリックス材料の溶湯を
注渇し、該溶湯を鋳型内にて加圧しつつ凝固させる所謂
高圧訪造法の如き加圧鋳造法や、強化繊維とマトリック
ス材料とよりなるｍ維強化複合材料を物品の表面に溶接
、ろう接、接着剤などによる接着、ボルトなどによる機
械的締結などによって固定する方法が知られている。
しかし前者の方法に於ては、予め所定の形状の繊維成形
体を形成しなければならならずまたマトリックス、材料
の溶湯を繊維成形体の個々の強化繊維間に浸透充填させ
るに足る高加圧が必要とされるため、物品の製造コスト
が高くなるという欠点があり、また強化繊維にて複合強
化された表面部のマトリックス材料と強化繊維にて複合
強化されていない物品の伯の部分を構成する材料とが同
一の材料となるため、物品の構成材料選定に関する自由
度が小さいという欠点がある。また後者の方法に於ては
、強化されるべき物品の表面形状に対応する表面形状を
有するｍ維強化複合材料を形成しなければらならず、ま
た繊維強化複合材料を物品の表面に固定するという繁雑
な工程を要りるため、物品の製造コストが高いという欠
点があり、物品の表面に固定される繊維強化複合材料の
形状や大きさに制限があるため、物品によってはその表
面部を強化繊維にて効果的に強化づることができない場
合があり、更には繊維強化複合材料とそれを固定された
物品との密着が必ずしも良好ではないため、長期間使用
されるうちに繊維強化複合材料が脱落したりすることが
あるという欠点がある。
体を形成しなければならならずまたマトリックス、材料
の溶湯を繊維成形体の個々の強化繊維間に浸透充填させ
るに足る高加圧が必要とされるため、物品の製造コスト
が高くなるという欠点があり、また強化繊維にて複合強
化された表面部のマトリックス材料と強化繊維にて複合
強化されていない物品の伯の部分を構成する材料とが同
一の材料となるため、物品の構成材料選定に関する自由
度が小さいという欠点がある。また後者の方法に於ては
、強化されるべき物品の表面形状に対応する表面形状を
有するｍ維強化複合材料を形成しなければらならず、ま
た繊維強化複合材料を物品の表面に固定するという繁雑
な工程を要りるため、物品の製造コストが高いという欠
点があり、物品の表面に固定される繊維強化複合材料の
形状や大きさに制限があるため、物品によってはその表
面部を強化繊維にて効果的に強化づることができない場
合があり、更には繊維強化複合材料とそれを固定された
物品との密着が必ずしも良好ではないため、長期間使用
されるうちに繊維強化複合材料が脱落したりすることが
あるという欠点がある。
本発明は゛、物品の表面部を強化繊維にて複合強化する
従来の方法に於ける上述の如き欠点に鑑みかかる欠点を
生じることがない物品表面部の繊維強化方法を提供する
ことを目的としている。
従来の方法に於ける上述の如き欠点に鑑みかかる欠点を
生じることがない物品表面部の繊維強化方法を提供する
ことを目的としている。
かかる目的は、本発明によれば、物品の表面部を強化繊
維にて複合強化する方法にして、強化繊維とマトリック
ス材料とよりなる繊維強化複合材料製の線材を形成し、
溶射により前記線材より溶は出た微小な液滴を物品の表
面に付着さ杜ることを特徴とする方法によって達成され
る。
維にて複合強化する方法にして、強化繊維とマトリック
ス材料とよりなる繊維強化複合材料製の線材を形成し、
溶射により前記線材より溶は出た微小な液滴を物品の表
面に付着さ杜ることを特徴とする方法によって達成され
る。
本発明によれば、強化ｍ維とマトリックス材料とよりな
る繊維強化複合材料の微小な液滴が物品の表面に付着さ
れ、これにより物品の表面に繊維強化複合材料よりなる
溶射層が形成されるので、所望の厚さ及び所望の１ｆｉ
ｌｆｆ体積率にて物品の表面部を強化繊維にて複合強化
することができ、また物品の表面とｆＭＭ強化複合材料
よりなる溶射層との密着が良好に行われるので、強化繊
維にて複合強化された表面層が物品の主要部より剥離す
るなどの不具合を生じることがない物品を能率よく低置
に製造することができる。また本発明によれば、物品を
構成する材料と溶射層を構成づる繊維強化複合材料のマ
トリックス材料とは互いに異る材料であって良いので、
物品の主要部及び物品の表面部に要求される特性などに
応じて（れぞれの材料を任意に選定することができる。
る繊維強化複合材料の微小な液滴が物品の表面に付着さ
れ、これにより物品の表面に繊維強化複合材料よりなる
溶射層が形成されるので、所望の厚さ及び所望の１ｆｉ
ｌｆｆ体積率にて物品の表面部を強化繊維にて複合強化
することができ、また物品の表面とｆＭＭ強化複合材料
よりなる溶射層との密着が良好に行われるので、強化繊
維にて複合強化された表面層が物品の主要部より剥離す
るなどの不具合を生じることがない物品を能率よく低置
に製造することができる。また本発明によれば、物品を
構成する材料と溶射層を構成づる繊維強化複合材料のマ
トリックス材料とは互いに異る材料であって良いので、
物品の主要部及び物品の表面部に要求される特性などに
応じて（れぞれの材料を任意に選定することができる。
尚本発明の方法に於て使用される強化繊維は長繊維及び
知識１（ｔ（ボイス力を含む）の何れであっても良く、
またその材質も金属、セラミックなど任意の材質のもの
であって良いが、強化繊維として長繊維が使用される場
合には、その長繊維は繊維強化複合材料製の線材が溶射
により溶融されて微小な液滴に変化する際繊維の性状を
保持した状態にて微小な長さに溶断され得るものでなけ
ればならない。また強化繊維の融点がマトリックス材料
の融点に近い場合には、溶射に際し強化１Ｍ１ｔＬが溶
融し、溶射層中に於てその元の形状を保持することがで
きなくなってしまうので、強化繊維の融点はマトリック
ス材料の融点よりも少くとも２゜Ｏ℃程度高いことが必
要である。
知識１（ｔ（ボイス力を含む）の何れであっても良く、
またその材質も金属、セラミックなど任意の材質のもの
であって良いが、強化繊維として長繊維が使用される場
合には、その長繊維は繊維強化複合材料製の線材が溶射
により溶融されて微小な液滴に変化する際繊維の性状を
保持した状態にて微小な長さに溶断され得るものでなけ
ればならない。また強化繊維の融点がマトリックス材料
の融点に近い場合には、溶射に際し強化１Ｍ１ｔＬが溶
融し、溶射層中に於てその元の形状を保持することがで
きなくなってしまうので、強化繊維の融点はマトリック
ス材料の融点よりも少くとも２゜Ｏ℃程度高いことが必
要である。
また本発明の方法に於て使用されるマトリックス材料は
、使用される強化繊維及び物品の主要部を構成する材料
どの両立性を有し溶射可能な材料であれば任意の材料で
あって良く、例えばアルミニウム合金、銅合金、錫合金
、鉛合金、樹脂などであって良い。
、使用される強化繊維及び物品の主要部を構成する材料
どの両立性を有し溶射可能な材料であれば任意の材料で
あって良く、例えばアルミニウム合金、銅合金、錫合金
、鉛合金、樹脂などであって良い。
更に強化繊維ができるだけ元の繊維としての性状を保持
した状態にて物品の表面に移行されるよう、強化繊維及
びマトリックス材料の材質、線材の供給速度、溶０１装
置の火炎またはアークの強さなどが適宜に選定されるこ
とが好ましく、また通常の溶射の場合と同様、繊維−強
化複合材料の溶射層が物品の表面に良好に密着するよう
、溶射層を形成されるべき物品の表面に対し、溶射に先
立って脱脂洗浄、ブラスティング、予熱処理が行われる
ことが好ましい。
した状態にて物品の表面に移行されるよう、強化繊維及
びマトリックス材料の材質、線材の供給速度、溶０１装
置の火炎またはアークの強さなどが適宜に選定されるこ
とが好ましく、また通常の溶射の場合と同様、繊維−強
化複合材料の溶射層が物品の表面に良好に密着するよう
、溶射層を形成されるべき物品の表面に対し、溶射に先
立って脱脂洗浄、ブラスティング、予熱処理が行われる
ことが好ましい。
以下に添付の図を参照しつつ本発明を実施例について詳
細に説萌する。
細に説萌する。
先ず内径３．２ｍｍ、肉厚０．８ｍｍ、長さ１．２輪の
石英、管１を用意し、該石英管の内部に実質的に三次元
ランダム配向、かさ密度０．１５ｇ／ｃｃにてアルミナ
−シリカ短繊維（４９％Ａｔ ｔ Ｏ８，５１％ｓｒ
０２ 、繊維径０．５〜１５μ、＃Ａ維長数ｍｍ〜数十
ｍｎｔ、融点１７６０℃）２を充填した。
石英、管１を用意し、該石英管の内部に実質的に三次元
ランダム配向、かさ密度０．１５ｇ／ｃｃにてアルミナ
−シリカ短繊維（４９％Ａｔ ｔ Ｏ８，５１％ｓｒ
０２ 、繊維径０．５〜１５μ、＃Ａ維長数ｍｍ〜数十
ｍｎｔ、融点１７６０℃）２を充填した。
次いでかくしてアルミナ−シリカ短繊維にて充填された
石英管１の一端を第１図に示されている如く、アルミニ
ウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ、融点５９０℃〉の溶湯
３（湯温７００℃）中に浸漬し、図には示されていない
が他端より真空ポンプによって石英管１の内部を脱気す
ることにより、アルミナ−シリカ短＃ｌ１Ｎ２の間にア
ルミニウム合金の溶湯３を浸透充填させ、これを冷却し
、しかる後石英管１を割って内部の凝固体を取出すこと
により、強化繊維としてのアルミナ−シリカ短繊維２と
マトリックス材料としてのアルミニウム合金３′とより
なる繊維強化複合材料製の線材４を形成した。第２図及
び第３図はそれぞれかくして形成された線材４の横断面
及び軸線方向断面を拡大して示寸断面図である。
石英管１の一端を第１図に示されている如く、アルミニ
ウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ、融点５９０℃〉の溶湯
３（湯温７００℃）中に浸漬し、図には示されていない
が他端より真空ポンプによって石英管１の内部を脱気す
ることにより、アルミナ−シリカ短＃ｌ１Ｎ２の間にア
ルミニウム合金の溶湯３を浸透充填させ、これを冷却し
、しかる後石英管１を割って内部の凝固体を取出すこと
により、強化繊維としてのアルミナ−シリカ短繊維２と
マトリックス材料としてのアルミニウム合金３′とより
なる繊維強化複合材料製の線材４を形成した。第２図及
び第３図はそれぞれかくして形成された線材４の横断面
及び軸線方向断面を拡大して示寸断面図である。
次いでかくして形成された線材４を用いてガス燃焼式溶
射装置（ＭＥＴＣＯ１０Ｅ型溶射装置）により、脱脂洗
浄及びブラスティング処理され１５０℃に予熱されたア
ルミニウム合金（１１８ＮＡ格ＡＣ８Ａ＞製のｍ材（５
０ｘ３０ｘ５ｓｕｎ）０）ｅ。
射装置（ＭＥＴＣＯ１０Ｅ型溶射装置）により、脱脂洗
浄及びブラスティング処理され１５０℃に予熱されたア
ルミニウム合金（１１８ＮＡ格ＡＣ８Ａ＞製のｍ材（５
０ｘ３０ｘ５ｓｕｎ）０）ｅ。
面（５０Ｘ３０ｍｍ＞上に下記の表１に示す溶射条件に
て溶射を行った。
て溶射を行った。
表１：溶射条件
燃料ガス アセチレン： １６．９＋／ ／ ｍｉｎ酸
素： １８．９４／１ｌｌｉｎ 吹付はエア： ２３．６ｄ ／ １Ｉｌｉｎ溶射距離：
１２０ｍｍ 線材供給速度：９０す／１１１ 溶射層厚さ： ０．５ｍｍ 第４図、は上述の溶射１程を示す解図である。この第４
図に於て、５は溶射装置のノズルを示してＪ３す、６及
び７はそれぞれ燃料ガス及び吹（＝ｊけエアの流れを示
している。線材４は第４図で見て右方へ一定の供給速度
にて供給され、ノズル５の先端に於て燃料ガス６の燃焼
により生じた熱により溶融され、吹（＝ｌけエア７の作
用によって多数の微小な液滴８にされる。この場合液滴
８は溶融したアルミニウム合金３と実質的に元の繊維状
態を保持したアルミナ−シリカ短１１Ａ雑２とよりなっ
ている。液滴８は吹付はエア７により母材９の表面１０
に吹付けられ、これにより表面１０に付着し積層して溶
射層１１となった。尚溶ＩＪ４層１１ができるだけ均一
な厚さに形成されるよう、溶射装置のノズル５は母材９
の表面１０に対しウィービングにて走査された。
素： １８．９４／１ｌｌｉｎ 吹付はエア： ２３．６ｄ ／ １Ｉｌｉｎ溶射距離：
１２０ｍｍ 線材供給速度：９０す／１１１ 溶射層厚さ： ０．５ｍｍ 第４図、は上述の溶射１程を示す解図である。この第４
図に於て、５は溶射装置のノズルを示してＪ３す、６及
び７はそれぞれ燃料ガス及び吹（＝ｊけエアの流れを示
している。線材４は第４図で見て右方へ一定の供給速度
にて供給され、ノズル５の先端に於て燃料ガス６の燃焼
により生じた熱により溶融され、吹（＝ｌけエア７の作
用によって多数の微小な液滴８にされる。この場合液滴
８は溶融したアルミニウム合金３と実質的に元の繊維状
態を保持したアルミナ−シリカ短１１Ａ雑２とよりなっ
ている。液滴８は吹付はエア７により母材９の表面１０
に吹付けられ、これにより表面１０に付着し積層して溶
射層１１となった。尚溶ＩＪ４層１１ができるだけ均一
な厚さに形成されるよう、溶射装置のノズル５は母材９
の表面１０に対しウィービングにて走査された。
上述の如く形成された溶ｒＡ層の性状を下記の表２に示
す。
す。
表２：溶剤層の性状
硬さ： ９０〜１２０ （ＨＶｌｋ（１）繊維長： 約
５〜１５０μ 気孔率： 約５〜１０％ 繊維かさ密度： 約０．１３５〜０．１４５Ｑ／ Ｑに
の表２より、溶射層の気孔率は小さく、溶射層は高密度
にて形成されており、また繊維かさ密度のばらつきも小
さく、アルミナ−シリカ短繊維は比較的均一に分散され
ており、溶射層の硬さも高い値であることが解る。
５〜１５０μ 気孔率： 約５〜１０％ 繊維かさ密度： 約０．１３５〜０．１４５Ｑ／ Ｑに
の表２より、溶射層の気孔率は小さく、溶射層は高密度
にて形成されており、また繊維かさ密度のばらつきも小
さく、アルミナ−シリカ短繊維は比較的均一に分散され
ており、溶射層の硬さも高い値であることが解る。
比較の目的で、アルミナ−シリカ短繊維の代りにガラス
ｍｔａ ＜ｓＨ径２３μ、平均ｌＩｉ維長１１＋ｎｎ＋
。
ｍｔａ ＜ｓＨ径２３μ、平均ｌＩｉ維長１１＋ｎｎ＋
。
融点７５０℃）を用いた点を除き、上述の実施例の場合
と同様の要領にて溶射層を形成した。この溶射層の性状
を調査したところ、ガラス＃Ａ報は溶射層中に於ては繊
維形状を保持してＪ５らず、層状に分布していることが
認められた。このことはガラス繊維が溶射に際しマトリ
ックス材料としてのアルミニウム合金と共に溶融され凝
集して母材の表面に吹付けられたことによるものと考え
られる。
と同様の要領にて溶射層を形成した。この溶射層の性状
を調査したところ、ガラス＃Ａ報は溶射層中に於ては繊
維形状を保持してＪ５らず、層状に分布していることが
認められた。このことはガラス繊維が溶射に際しマトリ
ックス材料としてのアルミニウム合金と共に溶融され凝
集して母材の表面に吹付けられたことによるものと考え
られる。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
・、したが、本発明はかかる実施例に限定されるもので
はなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。例えば繊維強化
複合材料製の線材は、強化繊維が短繊維である場合には
、棒状の繊維強化複合材料に対し押出し加工及び／又は
引抜き加工を施すことにより形成されてもよい。
・、したが、本発明はかかる実施例に限定されるもので
はなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。例えば繊維強化
複合材料製の線材は、強化繊維が短繊維である場合には
、棒状の繊維強化複合材料に対し押出し加工及び／又は
引抜き加工を施すことにより形成されてもよい。
第１図は繊維強化複合材料製の線材を製造する工程を示
す解図、第２図及び第３図は繊維強化複合材料製の線材
の横断面及び軸線方向断面を示す断面図、第４図は溶射
工程を示す解図である。 １・・・石英管、２・・・アルミナ−シリカ短繊維、３
・・・アルミニウム合金の溶湯、３′・・・アルミニウ
ム合金、４・・・線材、５・・・ノズル、６・・・燃料
ガス、７・・・吹付はエア、８・・・液滴、９・・・母
材、１０・・・表面。 １１・・・溶ｔＪ１層 特許出願人 トヨタ自動卓株式会社 代 理 人 弁理士 明石 昌毅
す解図、第２図及び第３図は繊維強化複合材料製の線材
の横断面及び軸線方向断面を示す断面図、第４図は溶射
工程を示す解図である。 １・・・石英管、２・・・アルミナ−シリカ短繊維、３
・・・アルミニウム合金の溶湯、３′・・・アルミニウ
ム合金、４・・・線材、５・・・ノズル、６・・・燃料
ガス、７・・・吹付はエア、８・・・液滴、９・・・母
材、１０・・・表面。 １１・・・溶ｔＪ１層 特許出願人 トヨタ自動卓株式会社 代 理 人 弁理士 明石 昌毅
Claims (1)
- 物品の表面部を強化ｗ４維にて複合強化する方法にして
、強化ｍｍとマトリックス材料とよりなる繊維強化複合
材料製の線材を形成し、溶射により前記線材より溶は出
た微小な液滴を物品の表面に付着させることを特徴どす
る方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10857283A JPS60863A (ja) | 1983-06-17 | 1983-06-17 | 物品表面部の繊維強化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10857283A JPS60863A (ja) | 1983-06-17 | 1983-06-17 | 物品表面部の繊維強化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60863A true JPS60863A (ja) | 1985-01-05 |
Family
ID=14488209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10857283A Pending JPS60863A (ja) | 1983-06-17 | 1983-06-17 | 物品表面部の繊維強化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60863A (ja) |
-
1983
- 1983-06-17 JP JP10857283A patent/JPS60863A/ja active Pending
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