JPS62243732A - 複合軽金属材料 - 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、複合軽金属材料に関し、とくに表面に被膜が
形成されたマイクロスフェア−を混入した軽量かつ高強
度で制振性等に優れた複合軽金属材料に関する。

従来の技術 近年、諸特性に優れる各梯軽金属材料および複合軽金属
材料が開発されている。しかし、この種の材料において
軽量化と強度増大等とは相反する関係にあり、比較的比
重の重い金属同士を組合わせる従来の合金開発手法もし
くはカーボンファイバー等を含有させた従来の複合材料
によっては軽石化と強度増大等とを同時に実現すること
は困難である。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、軽量かつ高強度で、制振性等に優れた複合軽
金属材料を提供・することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明の複合軽金属材料は、軽金属材料よりなる基材と
、該基材中に分散混入され、前記基材よりも比重が小さ
くかつ軟化点が高く、表面に被膜が形成された中空球状
のマイクロスフェア−とより構成される。

作　　用 複合軽金属材料の基材中に分散混入されたマイクロスフ
ェア−は、該基材よりも軟化点が高く、形状が球状でか
つ表面被膜により強度増大が図られているので、複合軽
金属材料の製造中および製造後の熱処理および成形加工
等の各種処理に耐え、破壊することがない。このため、
複合軽金属材料は全体として強度が大きく、またマイク
ロスフェア−は中空で比重が基材よりも小さく、振動及
び騒音を吸収し、断熱性を有するので、軽量であると共
に制振性および断熱性に優れる。

実施例 添付図面は本発明の一実施例による複合軽金属材料を示
し、該複合材料は、予め表面処理を施した微小のマイク
ロスフェア−２を基材１中に多数分散混入してなる。こ
のマイクロスフェア−２は、近年、プラスチックス、高
分子化合物に対する充填材として開発市販され、専ら低
強度、低融点材料の補強材として利用されている従来公
知のマイクロスフェア−と略同種のもので、しかし、従
来のちのより軟化点が高めでかつ基材１の構成成分に対
し化学的に安定となるＪ：うに、ホウケイ酸ガラス、シ
リカガラス等の高融点ガラス、焼結金属。

セラミックス等のいずれかより構成され、例えば融点が
摂氏ｉ、ｏｏｏ度ないし１，２００度のホウケイ酸ガラ
スより構成されている。そして、マイクロスフェア−２
は、複合軽金属材料の強度。

比重等の諸特性の調和のため、好ましくは直径１００ミ
クロン以下かつ内部に空気等の気体を含む中空の略真球
状に形成され、基材１に対して体積比で１０乃至７０％
たとえば２０％混入されている。さらに、マイクロスフ
ェア−２自体ひいては複合軽金属材料の強度増大のため
、マイクロスフェア−２の外面には表面処理としてアル
ミニウム。

亜鉛、銅、銀、鉄等のいずれかよりなる被膜例えばアル
ミニウム被ｍ３が形成されている。

一方、基材１は、マイクロスフェア−２よりも軟化点が
低い、アルミニウム、亜鉛、銅、黄銅。

青銅等の金属若しくはアルミニウム合金等の軽金属合金
により構成でき、本実施例の基材１はアルミニ“シム−
５％マグネシウム合金で構成されている。

上述の構成の複合軽金属材料の製造にあたり、先ず、マ
イクロスフェア−２に被膜３を形成する。

このため例えば、ホウケイ酸ガラスよりなるマイクロス
フェア−２を清浄にした後、蒸着室内に浮遊させ、該マ
イクロスフェア−２の表面にアルミニウム被ｍ３を蒸着
により形成する。次いで、このアルミニウム被膜３を形
成したマイクロスフェア−２を、所定の粒度のアルミニ
ウムー５％マグネシウム基材粉末に体積比で２０％混入
し、均一に分散するように攬はんする。次に、この基材
１とマイクロスフェア−２との混合物をその一部が軟化
し残部が同化状態を保つような所定の温度（本実施例で
は摂氏６２０１１ないし６３０度）まで加熱して流動状
態とする。ずなわら、混合物を構成する二要索の融点の
差異を利用して液状またはそれに近い部分と固体の部分
とが適切な比率で混合し流動可能な状態にする。そして
、この流動性を具備した混合物を鋳造固化してアルミニ
ウムーマイクロスフェア−複合体ビレットを得る。その
後、必要に応じてこのビレットを再度上記所定の温度ま
で加熱し、圧延、押し出し、ｌＲ造、鋳造等の各種成形
加工工程、ならびに、焼き入れ、焼鈍等の熱処理を経て
、最終製品を得る。

なお、上記所定の温度に加熱されて流動状態になった混
合物をプレス型に直接充填して直ちに成形するようにし
ても良い。

上述のように、基材１とマイクロスフェア−２との混合
物を加熱流動化させる際、加熱温度を好適な固相比率と
なるようなｉＩｆに制限する理由は、流動部分の比率が
大きければ混合物の複合１１斜化を促進ぐきる一方、基
材粉末とマイクロスフェア−とは比重が著しく相違する
ので、もし混合物全体が液状になれば両者は比重差で分
離し所要のマイクロスフェア−分布状態を１９られない
からであり、又、流動部分の比率が過少になれば混合物
の複合化が不充分になるからである。そして、同相比率
が所定のちのに、好ましくはマイクロスフエアー２の固
相率が１００％でかつ基材１の流動化率が３０〜７０％
となるように加熱すると、基材粉末とマイクロスフェア
−との複合化を促進しつつ両名の分離を防止できるとと
もに混合物に流動性が付与され、良好の成形性を得るこ
とができる。

さて、このように基材１中に分散されたマイクロスフェ
ア−２は、それ自体では一方向性外力に弱く破壊し易い
が、一旦基材１中に混入されると、その外形が球状であ
ることからこれに加わる外力が互いに均衡し、マイクロ
スフェア−２は外力に対して極めて安定になる。更に、
基材１の熱膨張および熱収縮に応じて内部気体が膨張収
縮するので、熱安定性も高い。しかも、マイクロスフェ
ア−２の表面には被膜が形成され、強度補強されており
、上述の性状とあいまって、マイクロスフェア−２は、
上記複合体ビレットの製造等の各種成形工程においても
安定でたとえば１００　ｋｏ／　ｃｍ２以上の面圧に耐
え、基材１内で破壊されることがない。そして、本実施
例のように、被膜構成材料に物性的に基材１と同種もし
くは類似のものを用いると、とくに両者の濡れ性ひいて
は混合物の成形性を向上できる。

本発明の複合軽金属材料は−Ｆ記実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。たとえば、マイクロスフェア
−２との化学反応を伴うカップリング処理をマイクロス
フェア−表面に施して該表面にアミノシラン被膜を形成
しても良く、また、マイクロスフェア−２の表面に形成
される被膜３の構成材料に基材１とは電磁特性たとえば
導電性。

磁性等を異にするものを用い、複合軽金属材料に全体と
して多機能材料としての性状を付与することができる。

すなわち、非磁性の基材の使用時にマイクロスフェア−
に磁性′ｍ膜を形成したり、低導電性の基材とともに良
導電性被膜を形成したマイクロスフェア−を用い１７る
。

また、旦材粉末にセラミックス粉末または焼結金屈用粉
末を用いる場合、マイクロスフェア−が破壊されないよ
うな圧力、温度条件において加圧焼結を行い、必要に応
じて圧力、温度を多段設定して基材の安定を図るように
する。そして、焼結をホット・アイソスタティック・プ
レス（ＩＩＩＰ＞またはコールド・アイソスタティック
・プレス（ＣＩ　Ｐ）により行うのが有効である。

発明の効果 上述のように、本発明によれば、軽金属材料よりなる基
材に該基材よりも比重が小さくかつ軟化点が高く、表面
に被膜が形成された中空球状のマイクロスフェア−を分
散混入したので、基材とマイクロスフェア−とよりなる
複合軽金属材料の製造中および製造後の熱処理および成
形加工等の各種工程中にマイクロスフェア−が破壊する
ことがなく、このため、複合軽金ぶ材料は全体として強
度が大きく、軽量であると共に制振性および断熱性に優
れる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明の一実施例による複合軽金属材料を
示す概略断面図である。 １・・・基材、２・・・マイクロスフェア−１−３・・
・被膜。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）軽金属材料によりなる基材と、該基材中に分散混
   入され、前記基材よりも比重が小さくかつ軟化点が高く
   、表面に被膜が形成された中空球状のマイクロスフェア
   ーとよりなる複合軽金属材料。
2. （２）前記被膜が金属被膜である特許請求の範囲第１項
   記載の複合軽金属材料。
3. （３）前記金属被膜が前記基材との濡れの良い金属より
   なる特許請求の範囲第２項記載の複合軽金属材料。
4. （４）前記金属被膜が前記基材と電磁特性を異にする金
   属よりなる特許請求の範囲第２項記載の複合軽金属材料
   。