JPS61236700A - 繊維化粒子の濃縮されたウイスカ−の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はウィスカー中から非繊維化粒子を除去し、ｔａ
＃化粒Ｙ−の濃縮ごれたウィスカーを製造する方法に関
するものであり、該ウィスカーを溶湯鋳造法に付すこと
により均一で目、つ強度の高いウィスカー強化複合材料
を得ることができるものである。

［従来の技術］ 高圧鋳造法によりウィスカー強化複合材料（以下中に複
合材料という）を製造するに当たっては、予めウィスカ
ーを所望形状に成形して鋳型内に配置し、マトリックス
となるべき溶融金属を該鋳型内に注入してプランジャ等
により加圧する。

これによりウィスカー繊維同士の間隙に溶融マトリック
スが浸透するので、これを冷却凝固させて複合材料を得
る。

ところがこうして得られる複合材料においては、期待さ
れるほどの高強度が得られなかったり、強度のばらつき
が大きいこともあり、初期の目的が達成されているとは
言い難い。その原因としては不純物や非Ｈｈ、ＩＩＩ化
粒子の存在、ウィスカーの破損、ウィスカーと７トリツ
クス金属の反応によるウィスカーの劣化、成形体中の欠
陥、複合材料中に存在するボイド等の欠陥等が関ケージ
ているとされているが、このうち特に非繊維化粒子在が
大きなウェーＩ・を【１１めている。即ちＪ１繊維化粒
子とはウィスカー繊維が絡み合って粒子状となったもの
で、長さ／直径（アスペクト比）が小さいことから強度
向上に寄与しないだけでなく、逆に変形の際の応力集中
部となって破壊の起点となり易く強度を低下させる原因
となっている。さらにそれ自身のもつ高硬度性の故に、
切削や研削等の機械的加工性を低下させている。

そこでウィスカー中から非繊維化粒子を除去する方法と
して篩状が提案されているが、この方法ではウィスカー
長さより大きな径を有する非繊維化粒子を除去すること
はできても、ウィスカー長さより小さな径の非繊維化粒
子は篩を通過してしまい除去することができない。尚該
非繊維化粒子を除去しようとして篩の目を細かくすると
ウィスカーが目詰りして篩分けすることができなくなる
。

［発明が解決しようとする問題点コ 未発明はこうしたＪ＞情に着１．１１．てなされたもの
であってウィスカー長さより小さな径を有する非繊維化
粒子を含めた非繊維化粒子の全てを繊維化粒子から分離
・除去し、繊維化粒子が濃縮されたウィスカーを提供し
ようとするものである。

［問題点を解決するだめの手段］ −１−記１−１的を達成した本発明方法は、ウィスカー
を水または４１機溶媒に拡散し、１″分攪拌した後鎮静
させて非繊維化粒子の濃縮された底部と繊維化粒子の濃
縮された上層部に分離するものであり、またｊ、記繊維
化粒子の濃縮された１−滑部を吸引濾過に４＝ｔ　Ｌで
溶媒を分離し、乾燥させる点に要旨を有するものである
。そしてこうして得た繊維化粒子がａ縮されたウィスカ
ーを溶湯鋳造ツノ；にょる製造工程に伺すことにより均
一で■っ高い強度を有する複合材料を得ることができる
。

［作用］ 繊維化粒子と非繊維化粒子の入り混じったウィスカーを
水または有機溶媒等の液体中に投入し攪拌した後、鎮静
化きせると繊維化粒子よりも非繊維化粒子の方が速く沈
降する。この理由は、ｊ！−ｊａ　Ｍ化粒イの方が短ｔ
ａ維が密集して絡み合っている分だけ高密度になってい
るからであると考えられ本発明は本発明者等が見出した
」二記現象を利用して繊維化粒子と非繊維化粒子を分離
するものであり、水又は有機溶媒中にウィスカーを拡散
させ、十分攪拌した後鎮静させると沈降速度の速い非繊
維化粒子がまず底部に堆積し、その−Ｈに沈降速度の８
い繊維化粒子が降下してきて堆積する。

従って非＃３！維化粒子のＭ縮された底部層を除去する
ことによって繊維化粒子の濃縮されたウィスカーを得る
ことができる。尚非繊維化粒子の濃縮ごれた底部層を除
去するに当たっては、例えば予め非繊維化粒子が堆積す
る高さを実験的に求めておきその高さに仕切板を挿入し
て非繊維化粒子を＃ａ維化粒子から分離すればよい。次
に」―記繊維化粒子の濃縮された−１一部層を吸引濾過
装置に投入して溶媒を分離・除去し、濾過物を乾燥する
と、吸引濾過時に繊維化粒子間の溶媒がより十分に除去
されて濾過面（多孔板等）に吸い寄せられた状態となり
、成形性□の優れた目的物を得ることができる。尚吸引
濾過装置から′成形物を取り出した後非繊維化粒子と繊
維化粒子の分離を行なう場合には切断除去により得た繊
維化粒子濃縮物を再度水または有機溶媒と混合し、底部
に多孔板を配設した所定の型にこれを流し込んで吸引癌
過すればよい。尚本発明における有機溶媒としては特に
制限はなく、メタノール、アセｉ・ン等が例示されるが
、乾燥工程を考慮すると揮発性の高いものが望ましい。

また有機溶媒量はウィスカー重量の５〜３０倍に設定す
ることが望ましい。さらに水または有機溶媒とウィスカ
ーを混合し攪拌するに当たっては容器内に攪拌林あるい
は攪拌羽根を浸漬し、円周方向に十分攪拌して非繊維化
粒子のからみをできる限りほぐすことが望まれる。

その他本発明においてはウィスカーの種類に特別な制限
はなく、ＳｉＣ，ポロン、炭素系、アルミナ系、シリカ
系等のいずれに対しても実施することができる。

次にウィスカー強化複合材料を得るに当たっては、」二
記方法により得た繊維化粒子の濃縮されたウィスカーを
鋳型内に配置し、マトリックス金属溶湯を注入して含浸
させ、これを冷却凝固した後熱処理すればよい。得られ
たウィスカー強化複合材ネｚｌ中には非繊維化粒子が含
まれていないので均一で１．つ高い強度のウィスカー強
化複合材料とすることができる。尚１−記マＩ・リック
ス金属としてはアルミニウム、マグネシウム等を挙げる
ことができる。

［実施例１ 実施例１ ２５ｇのＳｉＣウィスカー（繊維径０．６〜１．０μｍ
、長さ６０〜１００ｇｍ）を１６０１のメタノールに混
合し、第１図に示す様な−・端に濾紙（５Ａ）ｌをセッ
トした内径４０ｍｍ、高さ２００ｍｍのガラス筒２内に
流し込み、円周方向に十分攪拌した。その後濾紙を通し
てメタノールを吸引濾過し、４０ｍｍφＸ５０ｍｍの成
形体を作製した。尚Ｓ１は繊維化粒子＋８２は非繊維化
粒子、Ｌはメタノール、３は濾紙補強板、４は溶媒回収
容器を夫々示す。次いで−１−記数形体のうち非繊維化
粒子Ｓ２の濃縮された底部層的１０ｍｍを切断除去した
。そして成形体残部を再度１３０ｍ１のメタノールに混
合し攪拌した後、底部に濾紙をセ・ントした成形型内に
流し込み、メタノールを吸引濾過して３０ｍｍＷ　Ｘ５
０　ｍｍ　’　Ｘ約３０ｍｍ’の成形体を作成した。該
成形体に６０６１合金な溶湯鋳造法で含浸し熱処理（Ｔ
６処理）して得た複合材料の底部、中央部、上部の強度
を測定した。比較例として本発明方法による分離を行な
わなかったウィスカーを直接溶湯鍛造法に伺して複合材
料を作製し、強度を測定した。結果は第１表に示す通り
であった。

第１表 （ｋｇｆ／　ｍｍ２） 実施例２ 溶媒を水に変更する他は実施例１と同様の手順に従い、
複合材料を作製してその強度を測定した。

一方ＳｊＣウィスカー２５ｇを１０１００Ｏの水に混合
し、この混合液を５０メツシユ（約３００ｐｍ）の篩に
通した。通過した混合液を、底部に濾紙を設けた４０ｍ
ｍφのガラスパイプに入れて水を吸引癌過し、成形体を
作製した。この成形体に６０６１合金を溶湯鍛造法で含
浸させ、熱処理（Ｔ６処理）して得た複合材料の強度を
調査した。結果は第２表に示す通りであった。

第２表 （ｋｇｆ／　ｍｍ２） ［発明の効果］ 本発明は以−１この様に構成ごれており、繊維化粒子の
６縮されたウィスカーを得ることができ、これを溶湯鍛
造法に伺すことにより、高強度で■つ強度のばらつきの
少ないウィスカー強化複合材料を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施態様を説明する為の模式図で
ある。 Ｓｌ・・・繊維化粒子　　Ｓ２・・・非繊維化粒子Ｌ・
・・溶媒

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ウィスカーを水または有機溶媒に拡散し、十分攪
   拌した後鎮静させて非繊維化粒子の濃縮された底部と繊
   維化粒子の濃縮された上層部に分離することを特徴とす
   る繊維化粒子の濃縮されたウィスカーの製造方法。
2. （２）繊維化粒子の濃縮された上層部を吸引濾過に付し
   て溶媒を分離し、乾燥させる特許請求の範囲第１項記載
   の繊維化粒子の濃縮されたウィスカーの製造方法。