JPS6148541A - 繊維強化銅系複合材料の製造方法 - Google Patents
繊維強化銅系複合材料の製造方法Info
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- JPS6148541A JPS6148541A JP16869684A JP16869684A JPS6148541A JP S6148541 A JPS6148541 A JP S6148541A JP 16869684 A JP16869684 A JP 16869684A JP 16869684 A JP16869684 A JP 16869684A JP S6148541 A JPS6148541 A JP S6148541A
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高導電性、高熱導性を有した繊維強化銅系複合
材料の製造方法に関する。
材料の製造方法に関する。
従来、この種の材料の製造方法としては粉末冶金法、拡
散接合法、溶湯鋳造法等がある。
散接合法、溶湯鋳造法等がある。
しかしながら、粉末冶金法、拡散接合法は生産性の点で
優れておらず、またこれら方法によると複合材中に空孔
が残り、特性に悪影響を与える。
優れておらず、またこれら方法によると複合材中に空孔
が残り、特性に悪影響を与える。
一方、溶湯鋳造法においては、銅材料自体の融点が高い
ため、金型、繊維ともに相当な高温にしなければならず
、かつある程度長時間、繊維を高温に晒す必要がある。
ため、金型、繊維ともに相当な高温にしなければならず
、かつある程度長時間、繊維を高温に晒す必要がある。
この結果、繊維自体の損傷がひどく、複合材料の諸性能
が低下し、また金型自体も高温となるので、金型の寿命
が短くなる。
が低下し、また金型自体も高温となるので、金型の寿命
が短くなる。
本発明は溶湯鋳造法の問題点を解決しようとするもので
あって、繊維と銅材料との組合せから成る繊維成形体を
、予め高周波加熱装置により加熱された予熱用型空間内
に配置して急速に加熱し、その後、咳型に連通した、予
め加熱され前記型より低温度の成形用型内に配置し、該
型内に溶湯銅材料を導入し、核型内で加圧しつつ凝固す
るようにしたものである。
あって、繊維と銅材料との組合せから成る繊維成形体を
、予め高周波加熱装置により加熱された予熱用型空間内
に配置して急速に加熱し、その後、咳型に連通した、予
め加熱され前記型より低温度の成形用型内に配置し、該
型内に溶湯銅材料を導入し、核型内で加圧しつつ凝固す
るようにしたものである。
本発明は第１図の様な装置を用いて第２．第３図の製造
工程を経て繊維強化銅系複合材料を得るものである。装
置について説明すると、適当な形状の金型１ （材質は
ＳＫＤ熱処理材が望ましい。）が定盤３にボルト等で固
定されている。定盤３の中央部分には穴がおいており、
その穴に上下自由に移動可能にノックアウト４が取付け
られている。
工程を経て繊維強化銅系複合材料を得るものである。装
置について説明すると、適当な形状の金型１ （材質は
ＳＫＤ熱処理材が望ましい。）が定盤３にボルト等で固
定されている。定盤３の中央部分には穴がおいており、
その穴に上下自由に移動可能にノックアウト４が取付け
られている。
ノックアウト４の上には、金型ｌに挿入され、金型との
クリアランスが０．１〜０．２ ＊＊程度の下バンチ５
が設置されている。下パンチ５の材質も金型１同様ＳＫ
Ｄ燃人材が望ましい。また、金型１の外壁周囲には高周
波加熱装置の高周波発生コイル８が設置されており、高
周波電源（図示なし）により、金型１を所定の温度に急
速に加熱することができるようにしである。また、金型
１の上面にはこれに連通してＡ６２０３製絶縁部材より
なる予熱用型２が設置されており、これの内壁は金型１
の内壁より少なくとも内側にはり出すことはなく、この
上部に設置された、上下に自由に移動可能で金型１との
クリアランス０．１〜０．２ ｎ程度上パンチ（ＳＫＤ
焼人付人材がスムーズに型２内を通過できるようにしで
ある。これは下パンチ５も同様である。この型２の外壁
周囲近くには、高周波加熱装置の高周波発生コイル９が
設けられ、型２内部に配した導電体く図示なし）を急速
に所定温度に加熱できるようにしである。なお、型２は
Ａβ２０３以外の絶縁物でもよい。
クリアランスが０．１〜０．２ ＊＊程度の下バンチ５
が設置されている。下パンチ５の材質も金型１同様ＳＫ
Ｄ燃人材が望ましい。また、金型１の外壁周囲には高周
波加熱装置の高周波発生コイル８が設置されており、高
周波電源（図示なし）により、金型１を所定の温度に急
速に加熱することができるようにしである。また、金型
１の上面にはこれに連通してＡ６２０３製絶縁部材より
なる予熱用型２が設置されており、これの内壁は金型１
の内壁より少なくとも内側にはり出すことはなく、この
上部に設置された、上下に自由に移動可能で金型１との
クリアランス０．１〜０．２ ｎ程度上パンチ（ＳＫＤ
焼人付人材がスムーズに型２内を通過できるようにしで
ある。これは下パンチ５も同様である。この型２の外壁
周囲近くには、高周波加熱装置の高周波発生コイル９が
設けられ、型２内部に配した導電体く図示なし）を急速
に所定温度に加熱できるようにしである。なお、型２は
Ａβ２０３以外の絶縁物でもよい。
次に、製造工程について説明する。まず繊維成形体（プ
リフォーム）を製造する。プリフォームは用いる繊維の
みを加圧成形によってプリフォームするが、それでは繊
維の熱伝導率は一般に金属より小さく、また例えば繊維
含有率４Ｑｖｏ １％の場合は６０％が空間となるため
、高周波発生コイル９により所定温度に急速に加熱する
のに困難を生じる。そこで、第４図の様に５０〜２００
メツシユの銅粉１２と繊維１１とを均一に混合した粉体
を加圧成形してプリフォームを作成し、加圧を容易にす
る。繊維と銅粉との割合は、用いる繊維の導電率により
異なるが、例えばＴ ｉ Ｂ ２ウイスカの場合の１／
２体積比、ＳｉＣウィスカの場合は３１５体積比、炭素
繊維の場合３１５体積比程度外良い。繊維と銅粉とを均
一に混合するには、両者を水、アルコール等の溶媒に熔
かして攪拌しながら沈澱、濾過し、混合粉体とする。以
上の方法によりプリフォーム６を製造したら、これを第
１図にある様に下パンチ５上に設置し、第２図にある様
にノックアウト５により、型２中に下パンチ５ごと押し
上げ、そこで高周波発生コイル９により銅の融点より低
い約１０００°Ｃ程度に急速に加熱する。保持時間は６
０ｓｅｃもあれば十分である。その間、金型１も高周波
発生コイル８により例えば５００℃程度に急速に加熱す
る。プリフォーム６を急速予熱した後、すぐに第３図の
様に今度はノックアウト４により金型１内に下バンチ５
、プリフォーム６を引き下げると同時に、１２００℃〜
１３００℃の銅溶湯を金型１内に注湯し、すぐに上パン
チ７を引下げ、５００ｋｇ／ｃＪ以上で加圧し、プリフ
ォームにＣｕ熔湯を含浸し、凝固完了まで加圧保持し繊
維強化銅とする。このとき加圧力５００ｋｇ／ｃ１ａ以
下では製造した複合材中に空孔、収縮巣等が残留し、欠
陥となり特性が低下する場合がある。
リフォーム）を製造する。プリフォームは用いる繊維の
みを加圧成形によってプリフォームするが、それでは繊
維の熱伝導率は一般に金属より小さく、また例えば繊維
含有率４Ｑｖｏ １％の場合は６０％が空間となるため
、高周波発生コイル９により所定温度に急速に加熱する
のに困難を生じる。そこで、第４図の様に５０〜２００
メツシユの銅粉１２と繊維１１とを均一に混合した粉体
を加圧成形してプリフォームを作成し、加圧を容易にす
る。繊維と銅粉との割合は、用いる繊維の導電率により
異なるが、例えばＴ ｉ Ｂ ２ウイスカの場合の１／
２体積比、ＳｉＣウィスカの場合は３１５体積比、炭素
繊維の場合３１５体積比程度外良い。繊維と銅粉とを均
一に混合するには、両者を水、アルコール等の溶媒に熔
かして攪拌しながら沈澱、濾過し、混合粉体とする。以
上の方法によりプリフォーム６を製造したら、これを第
１図にある様に下パンチ５上に設置し、第２図にある様
にノックアウト５により、型２中に下パンチ５ごと押し
上げ、そこで高周波発生コイル９により銅の融点より低
い約１０００°Ｃ程度に急速に加熱する。保持時間は６
０ｓｅｃもあれば十分である。その間、金型１も高周波
発生コイル８により例えば５００℃程度に急速に加熱す
る。プリフォーム６を急速予熱した後、すぐに第３図の
様に今度はノックアウト４により金型１内に下バンチ５
、プリフォーム６を引き下げると同時に、１２００℃〜
１３００℃の銅溶湯を金型１内に注湯し、すぐに上パン
チ７を引下げ、５００ｋｇ／ｃＪ以上で加圧し、プリフ
ォームにＣｕ熔湯を含浸し、凝固完了まで加圧保持し繊
維強化銅とする。このとき加圧力５００ｋｇ／ｃ１ａ以
下では製造した複合材中に空孔、収縮巣等が残留し、欠
陥となり特性が低下する場合がある。
ところで、銅系複合材を得る条件であるが第５図は繊維
にＴｔＢ２ウィスカを用いた場合の複合化可能な繊維予
熱温度と金型温度、繊維および銅粉の含有率であるが、
例えば、繊維含有率４０ＶＯ１％の銅系複合材料を得る
ためには、ＴｉＢ２ウィスカ４Ｑｖｏ １％に対し２０
ＶＯＩ％の銅粉を混合したプリフォームを製作し、この
プリフォームを例えば１０００℃程度に加熱し、金型を
５００℃程度に加熱すれば複合化可能であることを示す
。つまり、図中曲線の右上側が複合化可能領域である。
にＴｔＢ２ウィスカを用いた場合の複合化可能な繊維予
熱温度と金型温度、繊維および銅粉の含有率であるが、
例えば、繊維含有率４０ＶＯ１％の銅系複合材料を得る
ためには、ＴｉＢ２ウィスカ４Ｑｖｏ １％に対し２０
ＶＯＩ％の銅粉を混合したプリフォームを製作し、この
プリフォームを例えば１０００℃程度に加熱し、金型を
５００℃程度に加熱すれば複合化可能であることを示す
。つまり、図中曲線の右上側が複合化可能領域である。
本発明によって従来溶湯鋳造法にて銅系複合材料を得る
のは困難であり、また複合化しようとする繊維および金
型をかなり高温にある程度の時間晒すため、金型寿命も
短く、繊維の損傷のため複合材料自体の性能が低下する
こともあるという問題点を一挙に解決し、しかも製造し
た銅系複合材料を製造値すばやく金型１よりノックアウ
ト５を用いて取り出したなら、新たなプリフォームを高
周波発生コイル９により急速に所定温度に加熱→金型１
内に引き戻し一銅溶湯含浸と金型１を一定温度に保って
おれば、非常に生産性よ〈従来の１０倍以上の生産量も
可能である。なお、第３図のごとく加圧時には型２への
通電を断つことは言うまでもない。
のは困難であり、また複合化しようとする繊維および金
型をかなり高温にある程度の時間晒すため、金型寿命も
短く、繊維の損傷のため複合材料自体の性能が低下する
こともあるという問題点を一挙に解決し、しかも製造し
た銅系複合材料を製造値すばやく金型１よりノックアウ
ト５を用いて取り出したなら、新たなプリフォームを高
周波発生コイル９により急速に所定温度に加熱→金型１
内に引き戻し一銅溶湯含浸と金型１を一定温度に保って
おれば、非常に生産性よ〈従来の１０倍以上の生産量も
可能である。なお、第３図のごとく加圧時には型２への
通電を断つことは言うまでもない。
なお、本発明は次のように変形が可能である。
即ち、上記実施例は、繊維に各種ウィスカ短繊維を用い
て、これに銅粉を適当量添加して繊維と銅粉との混合粉
体のプリフォームを製作したが・上記の様な短い範囲で
はなく長繊維を用いる場合は、たとえば第６図の様に、
長繊維クロスマット１３と銅箔１４とを交互に積層して
プリフォームとすればよい。用いる繊維の形態はクロス
マントであってもよいし、目的とする方向に繊維を配列
したプリプレグであってもよい。また繊維は、短繊維同
様、目的に応じ、無機物、有機物、金属など繊維でもよ
い。また、これらを２種以上組合せてもよい。また、以
上実施例においては、金型ｌを高周波加熱しているが、
予め抵抗加熱により所定温度に加熱してもよい。
て、これに銅粉を適当量添加して繊維と銅粉との混合粉
体のプリフォームを製作したが・上記の様な短い範囲で
はなく長繊維を用いる場合は、たとえば第６図の様に、
長繊維クロスマット１３と銅箔１４とを交互に積層して
プリフォームとすればよい。用いる繊維の形態はクロス
マントであってもよいし、目的とする方向に繊維を配列
したプリプレグであってもよい。また繊維は、短繊維同
様、目的に応じ、無機物、有機物、金属など繊維でもよ
い。また、これらを２種以上組合せてもよい。また、以
上実施例においては、金型ｌを高周波加熱しているが、
予め抵抗加熱により所定温度に加熱してもよい。
！ 〔発明の効果〕
本発明によれば、繊維成形体を予熱用型の高周波加熱に
より急速に所定温度に加熱することができる。また、短
時間で加熱するため、繊維の損傷が少ない。
より急速に所定温度に加熱することができる。また、短
時間で加熱するため、繊維の損傷が少ない。
また、本発明は繊維と銅材料とを組合せて繊維成形体を
用いているから、銅材料の熱伝導性の良さと高周波加熱
とが相俟って繊維を極く短時間に所定温度に加熱するこ
とができる。
用いているから、銅材料の熱伝導性の良さと高周波加熱
とが相俟って繊維を極く短時間に所定温度に加熱するこ
とができる。
更に、本発明により成形型をさほど高温に加熱しなくて
も、溶湯鋳造法にて銅系複合材料を得ることができ、金
型寿命を延長することができる。
も、溶湯鋳造法にて銅系複合材料を得ることができ、金
型寿命を延長することができる。
これは、繊維を短時間で高温に予熱でき、繊維の損傷を
少なくし、すばやく成形型内に引き戻し、号熔湯を含浸
できるため、線型を低温にしてもよいからである。
少なくし、すばやく成形型内に引き戻し、号熔湯を含浸
できるため、線型を低温にしてもよいからである。
更に、本発明は成形型を一定温度（複合化可能温度）に
保ちさえすれば、高周波誘導加熱にて急速に繊維成形体
を所定温度に加熱後、すばやく型内で銅溶湯を含浸、複
合化ののちすぐ製品を取り出し、その後以上の操作を繰
り返すため、連続的に製品を得ることができ、従来法に
較べ生産性に優れる。
保ちさえすれば、高周波誘導加熱にて急速に繊維成形体
を所定温度に加熱後、すばやく型内で銅溶湯を含浸、複
合化ののちすぐ製品を取り出し、その後以上の操作を繰
り返すため、連続的に製品を得ることができ、従来法に
較べ生産性に優れる。
第１図〜第３図は本発明の説明に供する装置の断面図、
第４図は本発明に用いる繊維成形体を示す斜視図、第５
図は本発明の説明に供する特性図、第６図は本発明に用
いる繊維成形体の他の例を示す斜視図である。 １．２・・・型、６・・・繊維成形体、８．９・・・高
周波加熱コイル。
第４図は本発明に用いる繊維成形体を示す斜視図、第５
図は本発明の説明に供する特性図、第６図は本発明に用
いる繊維成形体の他の例を示す斜視図である。 １．２・・・型、６・・・繊維成形体、８．９・・・高
周波加熱コイル。
Claims (1)
- 繊維と銅材料との組合せから成る繊維成形体を、予め
高周波加熱装置により加熱された予熱用型空間内に配置
して急速に加熱し、その後、該型に連通した、予め加熱
され前記型より低温度の成形用型内に配置し、該型内に
溶湯銅材料を導入し、該型内で加圧しつつ凝固すること
を特徴とする繊維強化銅系複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16869684A JPS6148541A (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | 繊維強化銅系複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16869684A JPS6148541A (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | 繊維強化銅系複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6148541A true JPS6148541A (ja) | 1986-03-10 |
Family
ID=15872765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16869684A Pending JPS6148541A (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | 繊維強化銅系複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6148541A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4932099A (en) * | 1988-10-17 | 1990-06-12 | Chrysler Corporation | Method of producing reinforced composite materials |
| US5199481A (en) * | 1988-10-17 | 1993-04-06 | Chrysler Corp | Method of producing reinforced composite materials |
| US5236032A (en) * | 1989-07-10 | 1993-08-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of manufacture of metal composite material including intermetallic compounds with no micropores |
| EP0834366A1 (en) * | 1995-06-02 | 1998-04-08 | AEA Technology plc | The manufacture of composite materials |
| US6298957B1 (en) * | 1997-03-14 | 2001-10-09 | Daimlerchrysler Ag | Process for producing a component and a component produced thereby having particular use in vehicle disc brakes |
| CN106011700A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-10-12 | 山东建筑大学 | 碳化硼-碳化硅晶须增韧高强度铜基复合材料的制备方法 |
-
1984
- 1984-08-10 JP JP16869684A patent/JPS6148541A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4932099A (en) * | 1988-10-17 | 1990-06-12 | Chrysler Corporation | Method of producing reinforced composite materials |
| US5199481A (en) * | 1988-10-17 | 1993-04-06 | Chrysler Corp | Method of producing reinforced composite materials |
| US5236032A (en) * | 1989-07-10 | 1993-08-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of manufacture of metal composite material including intermetallic compounds with no micropores |
| EP0834366A1 (en) * | 1995-06-02 | 1998-04-08 | AEA Technology plc | The manufacture of composite materials |
| US5941297A (en) * | 1995-06-02 | 1999-08-24 | Aea Technology Plc | Manufacture of composite materials |
| US6298957B1 (en) * | 1997-03-14 | 2001-10-09 | Daimlerchrysler Ag | Process for producing a component and a component produced thereby having particular use in vehicle disc brakes |
| CN106011700A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-10-12 | 山东建筑大学 | 碳化硼-碳化硅晶须增韧高强度铜基复合材料的制备方法 |
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