JPS623862A - 繊維強化金属基複合材料の接合方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は繊維強化台Ｂ基複合材料＜ｇ、下単に複合材料
と称す）同士、又は複合材料と他の金属材料とを接合す
る方法に関する。

（発明の技術的背景〕 工業装置の高出力化、高効率化に伴う工業材料の高強度
化に対する要望から、最近では金属７１〜リツクスを繊
維、粒子若しくはウィスカーで強化した複合材料が用い
られる場合がある。

断る複合材料の製造方法として従来から溶浸法、拡散接
合法、粉末冶金法或いは箔冶金法などが知られている。

しかしながら、実際の要素部品や構造部品は単純な丸棒
や平板形状ではないため上記製造法による製造には限界
がある。そこで丸棒、平板状の複合材料を橢械加工、又
は鍛造などによって成形することが考えられるが、この
方法によると！＆！維が切断し全体強度が低下する不利
がある。

ところで、上記溶浸法は繊維の予備成形体（プリフォー
ム）に溶融金属を浸透せしめる方法であるため、比較的
形状に自由度があるが、溶浸法においても部品形状に合
わせたプリフォームを繊維配列に均一性をもだけｔ１作
することが極めて難しく、寸法的に大きなものや艮いも
のは加圧溶浸装置の容徂面からの制限を受ける。

これらの問題を解決すべく、部分的に丸棒や平板状の複
合材料を鋳くるんで部分強化したり、単純形状の複合材
料同士を接合して、長大な形状又は複雑形状に成形する
ことが考えられる。

〔背模技術の問題点〕

第５図は従来方法によって接合した複合材料の接合部の
断面形状を示１ものであり、複合材料１００．１００の
マトリックス金属１０１．　　　：１０１は成形の際の
圧力で一体的に融合し、十分な密着強度を有するが、強
化繊維１０２，１０２は互いに分離した状態となり、こ
のため接合部の強度はマトリックス金属１０１，１０１
の体積率に比例した強度以下となり、複合材料強度に相
当する接合部を得ることができない。

〔発明の目的〕

本発明は１．上記４Ｓ情に鑑みて創案されたもので、目
的と１“る処は、繊維強化金属基複合材料を接合材料に
て接合するに際し、接合部の強度を強化することができ
る複合材料の接合方法を促供づることにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明は、接合部における複
合材料のマトリックス金属を除去して強化ｍ維を露出せ
しめ、この強化繊維の部分に溶融状態の接合材料を供給
するようにしたもので、接合部自体が接合材料と強化繊
維とからなる複合材料となり、接合部の強度が母材強度
と略等しくなる程度まで強化し得る。

（発明の実施例） 以下、本発明に係る繊維強化金ＦｉＲ基複合材料の接合
方法の一実施例を第１図乃至第４図を参照して説明する
。

第１図は角柱状の複合材料同士の接合に用いる金型の断
面図であり、金型はダイベース１に取付けられる固定型
２、シリンダユニットによって昇降動せしめられる可動
型３及び可動型３とは別個にシリンダユニットによって
昇降動せしめられるプランジャ４とからなる。

断る金型を用いて複合材料５，５間士を接合するには、
複合材料５．５の接合部におけるマトリックス金属６（
例えばＪ　ｌ５６０６１アルミニウム合金）を苛性ンー
ダ溶液によって溶出除去し、強化繊維７・・・７（例え
ばアルミナ繊維）を２０ｍｔｎ稈度露出せしめる。　　
　　。

次いで強化繊維７・・・７が露出した複合材料５゜５を
固定型２と可動型３間にセットする。このとき露出した
強化繊Ｍ７・・・７の部分がプランジャ４の下方位置と
なるようにし、且つそれぞれの強化！ｌ維７・・・７が
重なるようにし交錯けしめる。

この後、可動型３とプランジｉｔ　４間の空間に接合材
料８、例えば溶融アルミニウム合金の溶浸を注入し、プ
ランジｐ　４を下降せしめて例えば５００Ｋｇ／ｃｊ！
の圧力で加圧し凝固成形する。

以上のようにして接合された複合材料の接合部構造は第
２図に示すように、強化ｍ維７・・・７が重なり合い、
その間に接合材料８が充填される。ここで接合材料はマ
トリックス金属６と完全に融合するとともに強化４１Ｉ
ｆｆ７とで複合材料を形成する。

次にＪ　Ｉ　Ｓ　６０６１アルミニウム合金のみからな
る材料、ＪＩＳ６０６１アルミニウム合金をマトリック
ス金属とし、アルミナ（Ａｌ２Ｏ２）ｍ維を強化繊維と
した複合材料の引張強さを比較した結果を〔表〕に示ず
。尚、複合材おＩについては母材部と接合部の双方につ
いて比較した。

〔表〕

この〔表〕からも明らかなように本発明方法によって接
合した接合部の引張強度は通常の材料より大幅に優れ、
母材部分の強度と１１１８等しいことが分かる。

第３図はパイプ状の複合材料１５．１５を接合する方法
を示す断面図であり、前記と同様の部材については同一
の番号を付して示す。即ち、複合材料１５．１５の接合
部のマトリックス金属６゜６を苛性ソーダ等によって溶
出除去した状１ぶで、固定型２と可動型３間にセットし
、強化繊維７・・・７を交錯せしめる。このどき、パイ
プ内周形状を確保するため、複合材料１５．１５間にイ
ンｆす一ト型１６を挿入しておく。このインサート型１
６は図示しないシリンダユニツ１−によって左右に移動
可能とされる。

そして、インサート型１６を挿入した状態でプランジ１
７４を下降ぼしめ、５００８９／ｄ程度の圧力でアルミ
ニウム合金等の接合材料８を加圧・凝固せしめ、１本に
接合したパイプ状の複合材料を得る。

第４図は要素部品としてのボルトの一部を複合材料とす
る場合の実施例を示す断面図であり、金型のダイベース
２１には固定型２２が取付（プられ、この固定型２２内
にはヒータ２３が埋設されている。そして固定型２２に
はキＶビティ２４が形成され、このキャビティ２４の内
周面にはネジ部２５が形成されている。

一方、キャビティ２４の上方開口には昇降自在とされた
サポート２６が臨み、この周囲にはプランジャ２７が同
じく昇降自在且つ密に配置されている。そしてサポート
２６にはネジ部２８が形成され、このネジ部２８によっ
て複合材料２９の上端部を螺合保持する。

以上において、複合材料２９の上端部及び下端部を残し
、その周面を苛性ソーダ等で処理してマトリックス金属
３０を２ｍ程度溶出除去し、周面に強化域ｔ４３１を露
出せしめ、この状態の複合材料２９の上端部をサポート
２６で保持したまま、固定型２２のキャビティ２４内に
セットし、プランジｔ２７を下降せしめる。するとキャ
ビティ２４内の接合材料３２は加圧され、強化繊維３１
間に浸入し、複合材料２９を接合材料３２で鋳くるんだ
ボルトが得られる。

ここで接合材料３２としては、例えば半溶融状態のＪ　
ｌ５６０６１アルミニウム合金と炭化硅素ウィスカーと
を混合しだらのとする。

このようにしても、極めて接合部の強度に優れた要素部
品を得ることができる。

尚、以上は実施の一例を示したものであり、接合材料ど
しては金属に限らず、プラスチックであってもよく、ま
た接合法も溶浸法に限らず、拡散接合法を用いてもよい
。

（発明の効果〕 以上、実施例の説明で明らかなように本発明によれば複
合材料を他の材料と接合するにあたり、接合部の強化繊
維を露出し、この部分に接合材料を供給するようにした
ので、接合部自体が接合材料と強化繊維とからなる複合
材料となり、接合部の強度が母材強度と略等しくなる程
度まで強化し得る。更にマトリックス金属が異なる複合
材料の接合も容易となり、極めて応用範囲が広くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る接合方法を実施する金型の断面図
、第２図は本発明方法によって接合された複合材料の接
合部の断面図、第３図は別実施例を実施するための金型
の断面図、第４図は第２発明に係る接合方法を実施する
金型の断面図、第５図は従来の接合方法によって接合さ
れた複合材料の接合部の断面図である。 ２．２２・・・固定型、３・・・可動型、４．２７・・
・プランジャ、５．１５．２９・・・複合材料、６．３
０・・・マトリックス繊維、７，３１・・・強化繊維、
８゜３２・・・接合材料。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清 第１図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互いに接合される繊維強化金属基複合材料のそれぞ
   れの接合部の強化繊維をマトリックス金属より露出せし
   め、この露出した強化繊維を互いに交錯せしめ、この交
   錯部に溶融状態にある接合材料を供給するようにしたこ
   とを特徴とする繊維強化金属基複合材料の接合方法。 ２、繊維強化金属基複合材料の少なくとも一部の表面部
   におけるマトリックス金属を除去して強化繊維を露出せ
   しめ、次いでこの露出部分に溶融状態にある接合材料を
   供給して鋳ぐるむようにしたことを特徴とする繊維強化
   金属基複合材料の接合方法。