JPS62222035A

JPS62222035A - セラミツクフアイバ−複合金属

Info

Publication number: JPS62222035A
Application number: JP6686486A
Authority: JP
Inventors: Kichiya Matsuno; 吉弥松野; Masaharu Takahashi; 高橋　正治; Miki Orito; 折戸　美樹
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1986-03-24
Filing date: 1986-03-24
Publication date: 1987-09-30

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）本発明は優れたＩＩ擦摩耗特性、強度、弾性率を有する
セラミックファイバー複合金属に関するものであるう〔従来の技術〕従来、金属に炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維
、各種ウィスカー、シリカ・アルミナ系のセラミックフ
ァイバーなどの無機質繊維材料を複合しその金属の耐摩
耗性、強度、ｌｆＦ＃熱性などの向、にをはかることは
知られている。

（発明が解決しようとする問題点））Ｒ素１ｍ雄は金属との反応性に富み劣化し、かつ高価
という欠点かあり、炭化ケイ素繊維はｍ維径か１０用以
上と太いために摩擦摩耗特性において対面攻撃性か大き
く、かつ高価という欠点がある。

またＳｉＣ，Ｓｉ、Ｎ４などのウィスカーは繊維径は細
く対面攻撃性は問題ないものの、極めて高価という欠点
かある。シリカ・アルミナ系のセラミックファイバーは
、安価であるが、ショットが多いのと、繊維径か２ｗ前
後とウィスカーに比べ太いため対面攻撃性が大きいとい
う欠点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記従来技術の有する欠点を改善した繊維複
合金属を提供することを目的とし、特許請求の範囲記載
のセラミックファイバー複合金属を提供することにより
前記目的を達成するものである。

セラミックファイバーは、一般に高純度のシリカとアル
ミナのほぼ等量を電気溶融し、その細流を高圧の空気で
吹き飛ばすことにより繊維化したち力で、この繊維は２
００〜３００℃で軟化するガラス繊維と異なり８５０℃
以りにならなければ結晶化せず、　ｌ０００’Ｃ以ヒの
高温に耐える優れた耐火性を有する。また繊維の太さは
大部分が０．１〜６．０勝の範囲内に分布しており平均
は２ル前後であるこれに対し、本発明に用いるセラミッ
クファイバーは、化学組成を従来のシリカとアルミナは
ぼ等量からアルミナを増し、シリカ２５〜４０豐Ｌ％、
アルミナ６０〜７５ｗＬ％とすることにより繊維化時の
融液粘度を下げ繊維径が１．０．以下のものを４０〜９
９．５ｗＬ％の割合で含み平均で１．０島以下という極
めて細い繊維である。

また、シリカ・アルミナ融液を繊維化する際には、繊維
化されないショット、繊維の先端にくっついて残ってい
るショット、ざらにＩ！雅の先端から折れ離脱したショ
ットなどが生ずる。このシＥｌットの大きさは最初から
繊維化されないものは一般に粗大で、　１５０．以上の
粒径を有するものが多い。また繊維の先端もしくは、こ
れから離脱したものは一般に微細で４４〜１００ル程度
のものが多くこれらがショットの大半を占める。上記方
法により製造されたセラミックファイバーには通常粒径
４４濤以とのショットか５０％含まれている。このよう
なショットは複合金属の被削性を悪くし機械加工を困難
にするたけでなく対面攻撃性も大きくなるためその含有
率は１％以下にすることが望ましい。

本発明に用いるｔａｎ径が１．０＃Ｌ以下のものを４０
〜９９．５ｗｔ％の割合で含み、ショット含有率が１％
以下のセラミックファイバーを得る方法について説明す
る。

所定量のＳ　ｉ　Ｏ２とＡｌユ勉を電気溶融し、その細
流を高速の空気流あるいは、高速回転ローターの遠心力
で吹き飛ばすことにより得られる繊維を水中に投入し攪
拌してセラミックファイバーのスラリーを作成する。次
にこのスラリーを円筒容器に徐々に導びくと同時に、こ
の容器の側壁より加圧水を送り込み、うす流を発生させ
、そのうす流の中でセラミックファイバーをほぐしショ
ットを分離する。絡みがほぐされたセラミックファイバ
ーのスラリーなうす流の中心部から順次、流出させ移動
しているエンドレスのスクリーン上に導びき繊維を補集
する。このようにして得られたセラミックファイバーは
例えば粒径４４ル以上のショット含有量が１％で繊維径
が１．０μ以下のものを４０〜９９．５ｗｔ％の割合で
含み平均０．８７ＳＬである。あるいはまた１粒径４４
ＩＬ以上のショット含有量が０．１％で、繊維径が１．
ＯＩＬ以下のものを４０〜９９．５ｗｔ％の割合で含み
平均０．８５１Ｌである。

次に、本発明に用いるセラミックファイバーのシリカと
アルミナの含有率を限定する理由について説明する。ア
ルミナ含有量か６０ｗｔ％未満では繊維の径が太くなり
、７５ｗｔ％を越えるとショット含有率が高くなるため
アルミナの含有率は６０〜７５ｗｔ％の範囲内にする必
要かある。

次に、本発明に用いる無機結合剤について説明する。本
発明に用いる無機結合剤は、金属溶湯を注入する前のセ
ラミックファイバー中間成形体においてセラミックファ
イバー同士を接合し、金属溶湯を注入する際に前記中間
成形体の変形、損傷を防止する役目をするため、アルミ
ニウムなどの金属の融点８００℃付近で劣化するもので
は効果がない。従ってシリカゾル、アルミナゾル、さら
にはモンモリロナイトのような粘土を用いることが望ま
しい。

本発明のセラミックファイバー複合金属は、上記のよう
な極めて繊維径の細いセラミックファイバーと無機結合
剤とよりなる空隙率７５〜９５％の中間成形体を作り、
この中間成形体の空隙にアルミニウムなどの金属を充填
したものである。

次に、本発明のセラミックファイバー複合金属において
使用するセラミックファイバーと無機結合剤からなる成
形体の組成と空隙率を限定する理由を説り１する。セラ
ミックファイバーは８５ｗｔ％未満ては高空隙率の成形
体を得ることか困難になり、　９５’ｗＬ％を越えると
成形体の強度が不足するので８５〜９５ｗｊ％の範囲内
にする必要がある。成形体の空隙率は９５％を越えると
複合金属の耐摩耗性、強度、耐熱性が不足し、７５％未
満では対面攻撃性か大きくなるので７５〜９５％の範囲
内にする必要がある。

次に、本発明のセラミックファイバー複合金属の製造方
法について説明する。まず前記のようにして得られる繊
維径の細いセラミックファイバーと無機結合剤を所定酸
水中に投入し充分、攪拌、混合しスラリーを作成する。

このスラリー中に市販の凝集剤を添加し攪拌、混合し吸
引濾過成形後乾燥し成形体を作成する。次にこの成形体
を溶湯鍛造用金型の所定位置に固定し予熱した後、金属
溶湯に圧力をかけ成形体の空隙に溶湯な注入、凝固させ
る。

（作用及び効果）本発明はこのように極めて細い繊維径を有するセラミッ
クファイバーと無機結合剤からなる成形体の空隙か金属
で満たされてなる複合金属でありその表面の平滑性か極
めて高い。摩耗は表面の突起物の機械的な破壊であり、
この突起物の少ない本発明の複合金属は耐摩耗性に優れ
かつ相手材の摩耗度である対面攻撃性においても極めて
小さいという特徴を有する。さらに本発明に用いるセラ
ミックファイバーの引張強度は　１６０ｋｇ／■ゴであ
り、これを複合した本発明の複合金属は高い強度を有す
るという特徴も有する。

〔実施例〕

本発明を実施例について説明する。

実施例１化学成分がＳ　ｉ　Ｏ，４０ｗｔ％　Ａ　１，０３６０
ｗｔ％で繊維９径か１．Ｑ　ＩＬ以下のものを４０〜９
９．５ｗｔ％の割合で含み平均０．９７ＪＬ、ショット
含有率１％のセラミックファイバー１２４ｇとモンモリ
ロナイト２２ｇをｌ’ｌ、５００１見の水中に投入攪拌
した後市販の凝集剤を少量添加さらに攪拌、混合した。

このようにして作成したスラリーを角型の手抄き機にて
抄造、乾燥しｔｓｏｘ　ｔｓｏ■−１厚さｌｏｗ■、空
隙率７５％の中間成形体を得た。この中間成形体を溶湯
鍛造用金型内に配置し７５０℃のアルミニウム溶湯を注
入し、ｔｏｏ。

ｋｇ／　ｃｒｎ”の圧力で前記中間成形体にアルミニウ
ムを充填、凝固させ本発明のセラミックファイバー複合
金属を得た。

実施例２化学成分がＳｉ０１３５ｗｔ％、ＡＩよＯｙ６５　ｗ　
ｔ％で繊維径がｔ、ｏｇ以下のものを４０〜９９．５ｗ
ｔ％の割合て含み平均０．８５４．シミツト含有率が１
％のセラミックファイバー５３ｇ、シリカゾル（固形分
２０％）３０１交、水７．８０ｈｊＬを用い実施例１と
同様の方法にて１５０ｘ　１５０■ｌ、厚さ１０ｍｍ、
空隙率９０％の中間成形体を得た。この中間成形体を使
用し実施例１と同様の方法にて本発明のセラミックファ
イバー複合金属を得た。

実施例３化学成分かＳ　ｉ　Ｏ，３０ｗｔ％、Ａ　１ユ０，７０
ｗｔ％で繊維径が１．０外以下のものを４０〜９９．５
ｗｔ％の割合で含み平均０．８１ｇ、ショット含有率が
１％のセラミックファイバー５６ｇ、アルミナゾル（固
形分２０％）１５ｍＪｌ、水７，８００■見を用い実施
例１と同様の方法にて　１５０ｘ　１５０−膳、厚さ１
０■霞、空隙率９０％の中間成形体を得た。この中間成
形体を使用し実施例１と同様の方法にて本発明のセラミ
ックファイバー複合金属を得た。

実施例４化学成分がＳ　ｉ　Ｏ，３２ｗｔ％、Ａ　Ｉ、０，６８
ｗｔ％で繊維径か１．ＯＩＬ以下のものを４０〜９９．
５ｗｔ％の割合で含み平均０．８１１Ｌ、ショット含有
率か０．１％のセラミックファイバー２８ｇ、モンモリ
ロナイト２ｇ、水：ｌ、９００ｍ１を用い実施例１と同
様の方法にて　１５０ｘ１５０　＋＋ｕ＋、厚さｌｏ■
、空隙率９５％の中間成形体を得た。この中間成形体を
使用し実施例１と同様の方法にて本発明のセラミックフ
ァイバー複合金属を得た。

実施例５化学成分かＳ　ｉ　Ｏ：、：１２ｗｔ％、Ａ　ｌ−０ｉ
　６８　ｗ　Ｌ％で繊維径か　１．ＯＩＬ以下のものを
４０〜９９．５ｗｔ％の割合で含み平均０．８１ｇ、シ
ョット含有率が０．１％のセラミックファイバー５６ｇ
、モンモリロナイト３ｇ、水７．８００ｓＪＬを用い実
施例１と同様の方法にて　１５０×１５０　ｍ■、厚さ
１０ｍ５、空隙率９５％の中間成形体を得た。この中間
成形体を使用し実施例１と同様の方法にて本発明のセラ
ミックファイバー複合金属を得た。

（発明の効果）以ｔのように１本発明に係るセラミックファイバー複合
金属は、極めて細い繊維径を有するセラミックファイバ
ーが複合されているため従来の無機質繊維材料を複合し
た金属に比べ耐摩耗性か優れ対面攻撃性が小さくかつ安
価であるため各種摺動部剤として好適である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）化学成分がＳｉＯ＿２２５〜４０ｗｔ％、Ａｌ＿
２Ｏ＿３６０〜７５ｗｔ％、繊維径が１．０μ以下のも
のを４０〜９９．５ｗｔ％の割合で含むセラミックファ
イバー８５〜９５ｗｔ％と、無機質結合剤１５〜５ｗｔ
％とからなる空隙率７５〜９５％の範囲内にある成形体
の空隙がアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウ
ム、マグネシウム合金のうちから選ばれるいずれか１種
の金属で満たされてなるセラミックファイバー複合金属
。
（２）前記セラミックファイバーは、その中に含有され
ているショットの含有率が１％以下であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載のセラミックファイバ
ー複合金属。
（３）前記無機結合剤は、シリカゾル、アルミナゾル、
モンモリロナイトなどの粘土鉱物のうちから選ばれるい
ずれか１種又は２種以上であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項に記載のセラミックファイ
バー複合金属。