JPS6283440A - 耐熱性結晶質フアイバ−複合金属とその製造方法 - 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、優れた摩擦、摩耗特性、弾性率、強度を有す
る：＠熱性結晶冨ファイバー複合金、Ｉ！とその製造方
法に関するものであり、自動車エンジンのピストン、建
築用機材などに利用出来る。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕従来
、耐熱性結晶質ファイバーを強化材として金−に復合し
金菖の強度、耐熱性、耐摩耗性などの同士をはかること
は知られている。

このような繊維複合金属の製造方法としては、あらかじ
め所定形状に成形加工しｒ、＝ｆｆｌ維ＩＪｖ形体（以
下中間成形体という）を溶出鍛造用金型の所定位置に固
定した後金１１４溶崗に圧力をかけＡｉｌ記中間成形体
中に注入する方法が一般に行なわれてい体 る。この際、中間成形線の強＋Ｗが充分大きくないと溶
出の注入時に中間成形体が変形、損傷し、所定位置、形
状に繊維が複合されないという問題が生じる。

従来、耐熱性結晶質ファイバーの成形体と【７では、シ
リカゾル、アルミナゾル、粘土などの無機結合剤、ある
いはラテックスなどの有機結合剤などを単独あるいは併
用しｔこものが知ら第１ており、これらは前記結合剤と
耐熱性結晶質ファイバーよりなるスラリーを吸引濾過成
形後、乾燥することにより得られる。このようにして得
られる成形体は、強度が不充分であったり、シリカゾル
、アルミナゾルなどの結合剤が乾燥中に表層部へ移動し
濃化する現象であるマイグレーシロンにより成形体強度
が著しく不均一になるため、抜合金−の中間成形体とし
て使用すると、溶出の注入時に変形、指錫がおこるとい
う問題が生じる。これらの問題をなくすために、結合剤
をゲル化させるなどしてマイグレーシロンを＃ｔＬｔ、
たり、結合剤の含有゛坩を増大すると、スラリーの粘性
が増し吸引成形が著しく困難となったり、また結合剤の
乾燥１が化により成形品が著しい乾燥収縮を起こし窒隙
率が９０％を越えるような低電密度の成形品を得ること
が極めて困難になるという問題があった。

このような問題を解決する方法として特開昭５９−１８
１１８９号には、複合材料製造用強化材成形体の製造方
法が示されている。しかし、この方法は、シリカゾルと
耐熱性結晶質ファイバーのスラリーを吸引成形し、乾燥
して得られた成形体にケイ酸ナトリウムを含浸漬さらに
乾燥し、この後、結合剤のマイグレーションにより硬く
なった表層部を研削するという煩雑な多くの１棉を経な
ければならないという問題がある。

〔問題点を解ｔＤするための手段〕

本発明は上記欠点を数置した成形品にアルミニウムなど
の金属を充填１．た強度、耐熱性、耐摩耗性などの優れ
た複合金属を提供することを目的とし、特許請求の範囲
訴１載の＃１４＃’！性結晶質ファイバー複合金属とそ
の製造方法を提供するＣとにより前記目的を達成するも
のである。

本発明に用いる耐熱性結晶質ファイバーは、アルミナ結
晶質ファイバー、ムライト結晶′ａファイバー、ジルコ
ニア結晶質ファイバーなど１０００″Ｃ以上の耐熱性を
有するものが望ましい。

次に本発明に用いるフリットについて説明する。

本発明に用いるフリットは、舎＋ｌ４ｆｆ４ｔｓを注入
する前の＃４熱性結晶′ａファイバー中間成形体におい
て、耐熱性結晶質ファイバー同志の接点を接合し、金属
溶湯を注入する際に前記中間ｂ’２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℃付近で軟化、溶融するものでは効果がなく、
また耐熱性結晶質ファイバーの強度が大幅に低下する１
２００”Ｃを越える高温にならないとＭｊＩＩ着（ッな
いようなものも本発明に用いることが出来ない。このよ
りな理由から本発明に用いるフリットは、ホウケイ酸糸
、ホウ酸カルシウム糸、ケイ酸カルシウム糸、ケイ酸ソ
ーダ系などが望ましい。

本発明は、−１７，言−耐熱性結晶質ファイバー、７リ
ツト及び８００°Ｃ以上の温度で完全に焼失するラテッ
クスのような有機結合剤を用いて成形体を作り、この成
形体を熱処理することにより有機結合剤を焼失させると
同時に耐熱性結晶質ファイバーの繊維同志の接点をフリ
ットにより融着、接合した均一でかつ高強度の中間成形
体にアルミニウムなどの金属を充填したものである。

次に本発明の耐熱性結晶質ファイバー複合金属を製造す
るに際して使用する各材料の混合割合を限定する理由を
説明する３、フリットは、４，５ｗｔ％未満では中間成
形体の強度が不足し、８４ｖｔ％を越えると金ｍ溶湯の
浸透不良を生じるので４．５〜８４ｗＬ’Ｊの範囲内に
する必要がある。イｊ重結合剤は、３ｗｔ％未満では焼
成前の成形体の強度が不足しその取扱いに支障をきたＩ
Ｊ、ｌＱｗｔ％を越えると結合剤の焼失に要する時間が
員くなるという問題が生じるので３〜ｌＱｗｔ％の範囲
内にある必砦がある。

次に本発明の耐熱ＰＬ結晶質ファイバー複合金属の製造
方法について説明する。まず耐熱性結晶質ファイバー、
フリット、イＪ′機結合剤を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８００〜１０００°Ｃの開
度で熱処理【７有機結合剤を焼失させ空隙率７５〜９５
Φの耐熱性結晶質ファイバーとフリットからなる中間ｌ
ｊｖ形体を作成する。この中間成形体を溶崗鍛造月１金
型の所定位置に固定し、金属浴面に圧力をかけ中間成形
体の空隙に溶湯を注入、凝固させる。

〔作用及び効果〕

本発明の耐熱性結晶質ファイバー複合金属は、金、＠溶
湯を注入する＋ｉＵ　（７）耐熱性結晶質ファイバー中
間成形体の結合剤としてフリットを使用したものであり
以下のような作用効果を有する。

フリットは粒径が数μから数十μの大きさでありシリカ
ゾルやアルミナゾルなど従来使用されている結合剤に比
べ大きいため吸引ｍ過戚形後の乾燥により結合剤が表層
に移動し濃化するマイグレーションが起こらず成形体中
に均一に分散する。

さらに本発明に用いるフリットは、熱処理することによ
り溶融し耐熱性結晶質ファイバーの繊維同志の接点を融
着、接合させる。このようなことから、本発明の複合金
属の製造において使用する耐熱性結晶質ファイバー中間
成形体は大きな強度を有し、しかも強度が均一であるた
め、金−溶湯を注入する際にも変形、損傷を起こすこと
なく所定形状の慢合金−が得らねる。

さらに本発明に用いるフリットが前記のような結合効果
を有するのは熱処理により耐熱性結晶質ファイバーの繊
維同志の接点を融着、接合させるためであり、熱処理を
施こす前は何ら結合効果を有しない。従って本発明では
シリカゾルやアルミナゾルなと乾燥固化により結合効果
を生ずる結合剤を使用した場合には得ることが極めて困
難であった空隙率の高い中間成形体を容易に作ることが
出来るため繊維の含有率が小さい複合金属ｌｔ得ること
が出来るという特徴がある。

〔実施例〕

次に本発明を実施例について説明する。

実施例１ 市販のアルミナ結晶質ファイバー１７２９．ケイ酸カル
シウム系フリット９ｆ、アクリロニトリルブタジェン系
ラテックス（固型分４０％）１４ｒｌ１７？を１９５０
０ｍｌの水中に投入し充分攪拌、混合した。

このスラリー中にアクリルアミド系凝集剤０．０５％水
溶液７５ｍ１％硫酸バンドｌＯ％水溶［５Ｂｍ＃を添加
し充分攪拌、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、乾燥した後、９００℃で
８０分間熱処理し１５０　Ｘ　１５０　ｍｓ。

厚さ１０ｗｌ１１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金型内に７
５０°Ｃのアルミニウム溶湯を注入し、１０００ｋｇ／
ｃｉの圧力で前記中間成形体中にアルミニ（損） ラムを充填、凝固させ本発明の耐熱性結晶質ファイバー
複合金屑を得た。

実施例２ 市販のアルミナ結晶質ファイバー５８１１ケイ酸カルシ
ウム系フリ・フト１７ｇ、アクリロニトリルブタジェン
系ラテックス（固型分４０％）９ｍｅ１アクリルアミド
系凝集剤０．０５％水溶′Ｎ！ｉａｏｍｌ、硫酸バンド
１０％水溶液２０　ｍ、５　、水７８００　ｍｌを用い
実施例１と同様の方法にて１５０Ｘ１５０ｆｌ、厚さ１
０１ｍ、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耐熱
性結晶質ファイバー複合金属を得た。

実施例８ 市販のアルミナ結晶質ファイバー４４ｇ、ホウ酸カルシ
ウム系フリット２８ｆ１アクリロニトリルブタジェン系
ラテックス（固型分４０％）１９ｍＪ。

アクリルアミド系凝集剤０．０５％水溶液８０ｍｇ１硫
酸バンドｌＯ％水溶液２ｏｍＮｓ水７８００ｍｇを用い
実施例１と同様の方法にて１５０　Ｘ　１５０＋ａ＋　
、厚さ１０ｆｌ空隙率９０％の中間成形体を得た。この
中間成形体を便用し、実施例１と同様σ）方法にて本発
明の耐熱性結晶質ファイバー？Ｊｉ！合金属を１ｊｌｔ
：。

実施例４ 市販のジルコニア結晶質ファイバー２８４１１ホり酵カ
ルシウム糸フリッｌ−１６Ｎ、アクリＬ１ニトリルブタ
ジェン系ラテックス（固型分４０％）８９１１１＃、ア
クリルアミド糸凝築剤０．０５％水浴欣７６ｒｎｌ　、
硫酸バンド１（１％水溶液５７　ｍｌ　１水１９５（１
０＋Ｊヲ用イ実施例１と同様の方法にて１５０　Ｘ　１
５０　ｗｘ、厚さＨ）＃、空隙＊７５％の中間成形体を
得た。この中間成１「≧体を便用し実施例１と１ｒｔ１
様のＪｊ法にて本開明の耐熱性結晶質ファイバー複合金
属を得た。

実施例５ 市販のムライト結晶質ファイバー２６１／、ホウ酸カル
シウム糸フリット６ｙ、アクリロニトリルブタジェン糸
ラテ、ｌクス（固型分４０％）４噌、アクリルアミド糸
Ｍｌ刑１５ｍｅ１硫酸バンド１０％水溶欣１０ｍｅ、水
４００Ｑｍｌを用い実施例１と同様の方法ニＴ　１５０
Ｘ　ＩＦ）０１１ｍ、厚す１０１１、空隙率９５％の中
間成形体を得た。この中間ｂ１２形体を使用１／実（］
の 施例１と回（：）のｌｊ法にて本発明の耐熱性結晶質フ
ァイバー複合＠１両を得た。

実雁例６ 市販のアルミナ結晶質ファイバー２４ｙ１ポウ酸カルシ
ウム系フリツト１８ｙ、アクリロニトリルブタジェン系
ラテックス（固型分４０％）５ｎ１７？、アクリルアミ
ド糸凝集剤１５４吋、硫酸バンド１０％水溶液１ｏｒａ
ｅ、水４０００１１ψを用い実施例！と同様の方法ニＴ
　１５０　Ｘ　１５０１１Ｊｆ、厚さ１０１３１１、空
隙率９５％の中間ｌＪｙ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耐熱性結晶質
ファイバー複合金属を得た。

このようにして得た実施例１シロの本発明の耐熱性結晶
質ファイバー褒合金属を切断し断面を親察すると＃Ｔ定
形状に耐熱性結晶質ファイバーが複合されており金屑溶
場の充填による中面ｈｋ形体の変形は見られなかった。

また、本発明のセラミ・ツクファイバー複合金属は、機
械的強度、１Ｉｌｉ４摩耗性にも優れたものであった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フリット５〜３５ｗｔ％、残部耐熱性結晶質ファイ
   バーからなり、前記セラミックファイバーの繊維同志の
   接点がフリットにより融着、接合されてなる空隙率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
   耐熱性結晶質ファイバー複合金属。 ２、前記フリットは、ホウケイ酸系、ホウ酸カルシウム
   系、ケイ酸カルシウム系、ケイ酸ソーダ糸フリットの中
   から選ばれる何れか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項記載の耐熱性結晶質ファイ
   バー複合金属。 ３、前記耐熱性結晶質ファイバーは、アルミナ結晶質フ
   ァイバー、ムライト結晶質ファイバー、ジルコニア結晶
   質ファイバー中から選ばれる何れか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項又は第２項
   に記載の耐熱性結晶質ファイバー複合金属。 ４、フリット４．５〜３４ｗｔ％、有機結合剤３〜１０
   ｗｔ％、残部耐熱性結晶質ファイバーからなる成形体を
   熱処理することにより、前記有機結合剤を焼失せしめ、
   かつ前記耐熱性結晶質ファイバーの繊維同志の接点をフ
   リットにより融着、接合し、空隙率７５〜９５％の成形
   体となし、前記成形体の空隙に溶融したアルミニウム、
   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種の金属を満たすことを特
   徴とする耐熱性結晶質ファイバー複合金属の製造方法。 ５、前記フリットは、ホウケイ酸系、ホウ酸カルシウム
   系、ケイ酸カルシウム糸、ケイ酸ソーダ系フリットの中
   から選ばれる何れか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４項記載の耐熱性結晶質ファイ
   バー複合金属の製造方法。 ６、前記耐熱性結晶質ファイバーは、アルミナ結晶質フ
   ァイバー、ムライト結晶質ファイバー、ジルコニア結晶
   質ファイバーの中から選ばれる何れか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４項又は第５
   項に記載の耐熱性結晶質ファイバー複合金属の製造方法
   。 ７、前記熱処理は、温度が８００〜１０００℃の範囲内
   にあることを特徴とする特許請求の範囲第４項ないし第
   ６項のいずれかに記載の耐熱性結晶質ファイバー複合金
   属の製造方法。