JPH108163A - Production of light alloy composite material - Google Patents
Production of light alloy composite materialInfo
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- JPH108163A JPH108163A JP18541496A JP18541496A JPH108163A JP H108163 A JPH108163 A JP H108163A JP 18541496 A JP18541496 A JP 18541496A JP 18541496 A JP18541496 A JP 18541496A JP H108163 A JPH108163 A JP H108163A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は軽合金複合材の製造
方法に係り、特にアルミニウム等の軽合金を主体として
セラミックス強化材を複合させた軽合金複合材を任意の
強化材体積含有率で製造することができるようにした製
造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a light alloy composite material, and more particularly to a method for producing a light alloy composite material comprising a light alloy such as aluminum as a main component and a ceramic reinforcing material at an arbitrary volume content of the reinforcing material. The present invention relates to a manufacturing method capable of doing so.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に各種機械部品には所望の剛性が要
求されると同時に、軽量化も要求されることが多い。こ
のような要求から例えば車両用のブレーキ部品としてア
ルミニウム若しくはその合金が用いられるようになって
いる。また、最近では軽合金にセラミックスからなる強
化材を複合した部品も見られ、特に耐摩耗性や耐熱性に
有効であることから有望視されている。2. Description of the Related Art In general, various mechanical parts are required to have a desired rigidity and, at the same time, are often required to be lightweight. Due to such demands, for example, aluminum or an alloy thereof is used as a brake component for a vehicle. In addition, recently, a component in which a reinforcing material made of ceramics is combined with a light alloy has been seen, and it is considered promising because it is particularly effective for wear resistance and heat resistance.
【０００３】このような強化材複合材料として、例えば
特開平６−３３５７８６号公報に見られるように、ブレ
ーキロータ等に適用したものがある。これは強化材粉末
とアルミニウム粉末を熱間塑性加工により接合一体化
し、この一体品をロータ面に摩擦圧接させるようにして
いる。しかし、このような接合型の複合材料は接合面で
の結合強度を確保することが難しい。[0003] As such a reinforcing material composite material, there is a material applied to a brake rotor or the like as disclosed in, for example, JP-A-6-335786. In this method, a reinforcing material powder and an aluminum powder are joined and integrated by hot plastic working, and the integrated product is friction-welded to a rotor surface. However, it is difficult for such a bonding type composite material to secure the bonding strength at the bonding surface.
【０００４】したがって、従来では、アルミニウムイン
ゴットの中に強化粒子を分散させたものを用いて成形す
る方法が提案されている。また最近では、強化材をプリ
フォーム（予備成形体）として成形し、その中にアルミ
ニウム溶湯を含浸させる方法も提示されており、これに
よって得られた金属複合材は金属マトリックス複合体
（Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：
ＭＭＣ）として知られている。[0004] Therefore, conventionally, there has been proposed a method of molding using a dispersion of reinforcing particles in an aluminum ingot. Recently, a method has also been proposed in which a reinforcing material is formed as a preform (preformed body) and impregnated with a molten aluminum, and the resulting metal composite material is a metal matrix composite (Metal Matrix Composites). :
MMC).
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
インゴット中に強化材粒子を分散させたものでは、イン
ゴット中の強化材粒子の量が増加すると、すなわち強化
材の体積含有率が高くなると、湯流れ性が悪くなり、鋳
造が不能となるため、最大体積含有量は１〜３０％であ
った。また、鋳造に際して強化材分散の溶湯を鋳込む
が、強化材と基体金属の比重さにより強度分布を均等に
することが困難となっていた。However, in the former type in which the reinforcing material particles are dispersed in the ingot, if the amount of the reinforcing material particles in the ingot increases, that is, if the volume content of the reinforcing material increases, the hot water will not melt. Since the flowability deteriorated and casting became impossible, the maximum volume content was 1 to 30%. Further, when casting a molten metal in which the reinforcing material is dispersed during casting, it has been difficult to equalize the strength distribution due to the specific gravity of the reinforcing material and the base metal.
【０００６】一方、後者のプリフォームに金属を含浸す
る構成のものでは、プリフォームの形状を保持するため
には、強化材の体積含有率が低いとフォームが崩壊して
しまうので、その体積含有率は２０％以下のものとする
ことができなかった。これは体積含有率を低くしようと
すると強化材粒子径を大きくせざるを得ず、フォーム成
形上、粒子径が大きいと成形ができなくなるからであ
る。On the other hand, in the latter configuration in which the preform is impregnated with metal, in order to maintain the shape of the preform, if the volume content of the reinforcing material is low, the foam collapses. The rate could not be less than 20%. This is because if the volume content is to be reduced, the particle size of the reinforcing material must be increased, and molding cannot be performed if the particle size is large in foam molding.
【０００７】本発明は、上記従来の問題点に着目し、金
属マトリックス複合体を製造するに際して強化材の体積
含有率を任意に調整することができる軽合金複合材の製
造方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and provides a method for producing a light alloy composite material in which the volume content of a reinforcing material can be arbitrarily adjusted when producing a metal matrix composite. Aim.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る軽合金複合材の製造方法は、セラミッ
クス材からなる強化材およびそのバインダに発泡スチロ
ール等の高温焼失材を混合分散させて押し固めることに
よりプリフォームを成形し、これを前記高温焼失材の焼
失温度以上の温度にておいてプリフォーム中から高温焼
失材を焼失させることにより、当該プリフォーム内に軽
合金溶湯の含浸空隙を形成させて軽合金複合材を製造す
ることを特徴とするものである。In order to achieve the above object, a method for manufacturing a light alloy composite material according to the present invention comprises mixing and dispersing a high-temperature burnable material such as styrene foam into a reinforcing material made of a ceramic material and its binder. The preform is formed by pressing and hardening, and the high-temperature burnt material is burned out of the preform at a temperature equal to or higher than the burning temperature of the high-temperature burnt material, thereby impregnating the preform with the molten light alloy. The method is characterized by producing a light alloy composite material by forming a void.
【０００９】この場合において、前記高温焼失材の添加
量を調整することにより、任意の強化材体積含有率に調
整可能としている。更に、前記高温焼失材の粒子径は強
化材の粒子径と同等若しくはそれ以下とすればよい。In this case, the volume content of the reinforcing material can be adjusted to an arbitrary value by adjusting the amount of the high-temperature burnt material. Further, the particle size of the high-temperature burnt material may be equal to or smaller than the particle size of the reinforcing material.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下に本発明に係る軽合金複合材
の製造方法の具体的実施の形態を図面を参照して詳細に
説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the method for producing a light alloy composite according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００１１】本発明は種々の製品に応用可能であるが、
適用効果が高いブレーキロータを製造する場合について
説明する。アルミニウム複合材ロータ（以下、アルミロ
ータという）は、自動車の足廻りに組み込まれてディス
クブレーキ装置を構成するが、ブレーキパッドにより頻
繁に挟圧されるため、そのパッド摺動面部には耐摩耗
性、耐熱性が要求される一方、車輪への取り付け部とな
っているハット部は取り付けのための加工性および割れ
耐久性や疲労強度が高いことが要求される。したがっ
て、パッド摺動面部ではセラミックス粒子の体積含有量
が高くする一方で、ハット部はセラミックス粒子の体積
含有量を低くして伸び特性を優先させることが望まし
い。Although the present invention is applicable to various products,
A case where a brake rotor having a high application effect is manufactured will be described. Aluminum composite rotors (hereinafter referred to as aluminum rotors) are incorporated into the undercarriage of an automobile to constitute a disc brake device. However, since they are frequently pressed by brake pads, the pad sliding surface has wear resistance. On the other hand, heat resistance is required, while the hat portion serving as a mounting portion to a wheel is required to have high workability for mounting, high cracking durability and high fatigue strength. Therefore, it is desirable to increase the volume content of the ceramic particles in the pad sliding surface portion, while reducing the volume content of the ceramic particles in the hat portion to give priority to the elongation characteristics.
【００１２】このような観点から、ブレーキロータのパ
ッド摺動面部では強化材としてのセラミックス粒子の体
積含有量が２０〜４０％のＭＭＣとし、それ以外のハッ
ト部を主体とする部分はセラミックス粒子の体積含有量
が５〜１０％のＭＭＣとして形成する。このため図２に
示すように、ブレーキロータ１０をパッド摺動面となる
部分に相当する摺動リング部１２（１２Ｓ、１２Ｒ）
と、当該摺動リング部１２に挟まれるロータ面板１４を
ハット部１６の外周部に一体的に形成したロータ本体１
８とに分離し、それぞれのプリフォーム２０、２２を別
途に作製し、これを接合して一体化したロータプリフォ
ームを作製するようにしている。From such a viewpoint, the pad sliding surface portion of the brake rotor is made of MMC in which the volume content of ceramic particles as a reinforcing material is 20 to 40%, and the other portion mainly composed of a hat portion is made of ceramic particles. Formed as MMC with a volume content of 5-10%. For this reason, as shown in FIG. 2, the brake rotor 10 is provided with a sliding ring portion 12 (12S, 12R) corresponding to a portion serving as a pad sliding surface.
And a rotor body 1 in which a rotor face plate 14 sandwiched between the sliding ring portions 12 is integrally formed on an outer peripheral portion of a hat portion 16.
8, the preforms 20 and 22 are separately manufactured, and these are joined to produce an integrated rotor preform.
【００１３】すなわち、摺動リング部１２に対応する金
型を準備しておき、これにセラミックス粒子にバインダ
等を添加し、ブローイングマシンで金型に吹き込むこと
により摺動リング部プリフォーム２０を成形する。これ
は５０〜７００メッシュのセラミックス粒子を用いて押
し固めすればよい。例えば６０メッシュの粒子を用いる
ことにより体積含有率を３５％に設定することができ
る。That is, a mold corresponding to the sliding ring portion 12 is prepared, and a binder or the like is added to the ceramic particles, and the sliding ring portion preform 20 is formed by blowing into the mold with a blowing machine. I do. This may be performed by using 50 to 700 mesh ceramic particles for compaction. For example, the volume content can be set to 35% by using 60 mesh particles.
【００１４】また、ロータ本体１８に対応する金型を準
備しておき、これには、上記と同様の相当直径を有する
セラミックス粒子（およびバインダ）に加えて、同等の
相当直径の高温焼失材を添加混合して分散させたフォー
ム素材をブローイングマシンで前記金型に吹き込んでロ
ータ本体プリフォーム２２を成形するようにしている。
高温焼失材としては発泡スチロールやワックスを用いれ
ばよく、これを混合対象のセラミックス粒子径と同等若
しくはそれ以下の相当直径となるまで細粒化したものを
用いればよい。このような高温焼失材の添加量は、製作
すべきロータ本体１８におけるセラミックスの体積含有
率の調整に用いられ、この添加量が増大することにより
セラミックス体積含有量を減少させ、添加量が減少され
ればセラミックス単体による体積含有率に近づく。した
がって、ロータ本体１８が所望のセラミックス体積含有
量となるように、高温焼失材の添加量を調整することに
より、例えば５〜１０％のセラミックス体積含有量、換
言すれば９０〜９５％の金属基からなるロータ本体１８
の構造とすることができるのである。A mold corresponding to the rotor main body 18 is prepared, and in addition to ceramic particles (and a binder) having the same equivalent diameter as described above, a high-temperature burnt material having an equivalent equivalent diameter is prepared. The foam material added and mixed and dispersed is blown into the mold by a blowing machine to form the rotor main body preform 22.
Styrofoam or wax may be used as the high-temperature burnable material, and a material obtained by refining the material to an equivalent diameter equal to or smaller than the ceramic particle diameter to be mixed may be used. The amount of such high-temperature burnt material is used to adjust the volume content of ceramics in the rotor body 18 to be manufactured. By increasing this amount, the volume content of ceramics is reduced, and the amount added is reduced. Then, it approaches the volume content ratio of the ceramics alone. Therefore, by adjusting the amount of the high-temperature burnt-out material so that the rotor body 18 has the desired ceramic volume content, for example, the ceramic volume content of 5 to 10%, in other words, the metal base material of 90 to 95% is obtained. Rotor body 18 consisting of
It is possible to have the structure of
【００１５】このようにして作製されたプリフォーム２
０、２２をロータ形状となるように接着して、図３に示
すような一体のロータプリフォーム２４を作製する。ロ
ータプリフォーム２４はバインダおよび高温焼失材を含
んでいるので、これをバインダ及び高温焼失材の焼失温
度まで加熱することにより、セラミックス単体からなる
フォーム２４が成形される。したがって、特に高温焼失
材の焼失温度以上、発泡スチロールでは１５０℃程度の
温度に設定された炉にロータプリフォーム２４を導入す
ることにより、摺動リング部プリフォーム２０が２０〜
４０％のセラミックス体積含有量、ロータ本体プリフォ
ーム２２が５〜１０％のセラミックス体積含有量にな
る。これにより、摺動リング部プリフォーム２０の空隙
率は６０〜８０％、ロータ本体プリフォーム２２の空隙
率は９０〜９５％となり、この空隙部に金属を溶浸させ
ることにより、ロータの構成部位単位で補強材の含浸率
の異なる金属基複合ロータとすることができる。The preform 2 thus produced
0 and 22 are adhered so as to form a rotor shape, and an integral rotor preform 24 as shown in FIG. 3 is manufactured. Since the rotor preform 24 includes a binder and a high-temperature burnable material, the rotor preform 24 is heated to the burnout temperature of the binder and the high-temperature burnable material, whereby the foam 24 made of a single ceramic is formed. Therefore, by introducing the rotor preform 24 into a furnace set at a temperature of about 150 ° C. or higher in the case of styrofoam, in particular, the sliding ring portion preform 20 becomes 20 to more than the burning temperature of the high-temperature burned material.
The ceramic volume content of 40% and the rotor body preform 22 have a ceramic volume content of 5 to 10%. As a result, the porosity of the sliding ring portion preform 20 becomes 60 to 80%, and the porosity of the rotor main body preform 22 becomes 90 to 95%. A metal-based composite rotor having a different impregnation rate of the reinforcing material in units can be obtained.
【００１６】このようなロータフォーム２４にアルミニ
ウムやその合金を金属マトリックスが形成されるように
溶浸させるのであるが、セラミックスフォームの空隙へ
の金属含浸に際して、金属表面張力が含浸阻害の要因と
なるため、遠心または加圧押込みをなすようにしてもよ
いが、セラミックスフォームを窒化マグネシウムでコー
ティングして表面張力緩和をなすようにすることが望ま
しい。このため、フォーム成形前に、セラミックスフォ
ームの素材中にマグネシウム金属を１重量％程度混合
し、アルミニウム溶融金属含浸に際して窒素雰囲気中で
作業を行わせるようにすればよい。もちろん、セラミッ
クスフォームを構成しているセラミックス粒子や繊維等
の表面に窒化マグネシウムをＣＶＤコーティングする等
の手法を採用することもできる。Aluminum or an alloy thereof is infiltrated into such a rotor form 24 so that a metal matrix is formed. When impregnating the voids of the ceramic foam with the metal, the metal surface tension becomes a factor of impeding impregnation. Therefore, centrifugal or press-in may be performed, but it is desirable to coat the ceramic foam with magnesium nitride so as to reduce the surface tension. For this reason, before forming the foam, about 1% by weight of magnesium metal is mixed into the material of the ceramic foam, and the work may be performed in a nitrogen atmosphere when impregnating the molten metal with aluminum. Of course, it is also possible to adopt a method such as CVD coating magnesium nitride on the surface of ceramic particles or fibers constituting the ceramic foam.
【００１７】以下、本発明をブレーキロータの具体的製
法に基づいて図１のフローチャートを参照して詳細に説
明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail based on a specific method of manufacturing a brake rotor with reference to the flowchart of FIG.
【００１８】（Ａ）摺動リング部プリフォーム成形工程
（ステップ１００） 摺動リング部１２に相当するフォームは各々セラミック
ス材料を用いて作成される。セラミックス材料としては
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の周知の
材料を１種若しくは２種以上用いればよい。このセラミ
ックス材料は繊維、ウィスカ、粒子等のいずれの形態で
もよいが、成形性の観点からは粒子を用いることが望ま
しい。したがって、例えば平均粒子径が３０μｍのアル
ミナ粉末を用い、これを混合機にバインダを混合して分
散させ、これを摺動リング部形状となるように、成形機
の金型にブローイングマシンで吹き込んでプリフォーム
２０成形する。(A) Sliding Ring Preform Forming Step (Step 100) The foams corresponding to the sliding ring 12 are each made of a ceramic material. As the ceramic material, one or more known materials such as alumina (Al 2 O 3 ) and silicon carbide (SiC) may be used. This ceramic material may be in any form of fibers, whiskers, particles or the like, but it is desirable to use particles from the viewpoint of moldability. Therefore, for example, alumina powder having an average particle diameter of 30 μm is used, and a binder is mixed and dispersed in a mixer, and is blown into a mold of a molding machine by a blowing machine so as to have a sliding ring shape. The preform 20 is formed.
【００１９】バインダとしてはケイ酸ソーダ、リン酸ア
ルミ、コロイダルシリカ等を用いればよい。このとき、
セラミックス材料の粒子径を適宜選定することにより、
任意に空孔率を調整することができ、セラミック材料の
体積含有率を調整することができる。摺動リング部１２
に要求される耐摩耗性と耐熱性の観点から、この摺動リ
ング部プリフォーム２０はセラミックス体積含有率が１
０〜６０％の範囲、望ましくは２０〜４０％であること
が有効である。フォーム成形に際しては、後工程での供
給される溶融アルミニウムがセラミックスフォームの内
部に含浸することができるように、すなわちセラミック
スへの金属濡れ性を改善するために、フォーム成形前に
セラミックス材料中にマグネシウム金属を０．５〜１．
０重量％程度混合させる。As the binder, sodium silicate, aluminum phosphate, colloidal silica or the like may be used. At this time,
By appropriately selecting the particle size of the ceramic material,
The porosity can be arbitrarily adjusted, and the volume content of the ceramic material can be adjusted. Sliding ring part 12
From the viewpoints of abrasion resistance and heat resistance required for the sliding ring, the sliding ring preform 20 has a ceramic volume content of 1%.
It is effective that the content is in the range of 0 to 60%, preferably 20 to 40%. During foam molding, magnesium is added to the ceramic material before foam molding so that the molten aluminum supplied in the post-process can impregnate the inside of the ceramic foam, that is, to improve the metal wettability to the ceramic. 0.5-1.
About 0% by weight is mixed.
【００２０】（Ｂ）ロータ本体プリフォーム形成工程
（ステップ１１０） ロータ本体１８に相当するフォーム２２は上記摺動リン
グ部プリフォーム２０に用いるセラミックス材料をその
まま利用する。したがって、例えば平均粒子径が３０μ
ｍのアルミナ粉末を用いるため、混合機からの出口部か
ら分岐路を介して第２の混合機にて導入される発泡スチ
ロールと混合分散させ、これをロータ本体形状となるよ
うに、第２成形機の金型にブローイングマシンで吹き込
んでプリフォーム成形するのである。(B) Rotor Body Preform Forming Step (Step 110) The ceramic material used for the sliding ring portion preform 20 is used as it is for the form 22 corresponding to the rotor body 18. Therefore, for example, when the average particle size is 30 μm
m alumina powder is mixed and dispersed with the expanded polystyrene introduced from the outlet from the mixer through the branch path in the second mixer, and the second molding machine is formed into a rotor body shape. Is blown into a mold by a blowing machine to form a preform.
【００２１】ここで、ロータ本体１８は摺動リング部１
２に比較して強度、耐熱性よりは加工性、靱性が重視さ
れるため、セラミックスの体積含有率は低くてよく、５
〜１０％であることが望ましい。この体積含有率を調整
するため、プリフォーム材に発泡スチロールを混合分散
するようにしている。すなわち、図４（１）に示してい
るように、使用するセラミックス粒子Ｃと相当直径がほ
ぼ等しい平均相当直径を有する発泡スチロール粒子Ｓを
用い、これをセラミックス粒子Ｃ中に混合分散し、発泡
スチロール粒子Ｓが焼失した場合のセラミックス体積含
有率が所望の５〜１０％となるように調整するのであ
る。フォーム成形は常温下で行うため、成形後のフォー
ムには発泡スチロール粒子が残留しているが、図４
（２）に示すように後の工程でこれが焼失され、焼失空
隙Ａは金属溶浸空隙となる。このロータ本体プリフォー
ム２２の成形に際しても、後工程での供給される溶融ア
ルミニウムがセラミックスフォームの内部に含浸するこ
とができるように、すなわちセラミックスへの金属濡れ
性を改善するために、フォーム成形前にセラミックス材
料中にマグネシウム金属を０．５〜１．０重量％程度混
合させる。Here, the rotor main body 18 is
Since the workability and toughness are more important than the strength and heat resistance as compared with 2, the volume content of the ceramics may be low, and
Desirably, it is 10% to 10%. In order to adjust the volume content, styrene foam is mixed and dispersed in the preform material. That is, as shown in FIG. 4A, styrene foam particles S having an average equivalent diameter substantially equivalent to the ceramic particles C to be used are used, and these are mixed and dispersed in the ceramic particles C. Is adjusted so that the ceramic volume content in the case of burning out becomes the desired 5 to 10%. Since foam molding is performed at room temperature, foamed styrene particles remain in the foam after molding.
As shown in (2), this is burned out in a later step, and the burned gap A becomes a metal infiltration gap. In forming the rotor main body preform 22, also in order to be able to impregnate the inside of the ceramic foam with the molten aluminum supplied in a later step, that is, to improve the metal wettability to the ceramic, Then, about 0.5 to 1.0% by weight of magnesium metal is mixed into the ceramic material.
【００２２】（Ｃ）金属遮蔽材の塗布工程（ステップ１
２０） 個々に作製された摺動リング部プリフォーム２０とロー
タ本体プリフォーム２２とを接合一体化し、ロータプリ
フォーム２４とする（図３参照）。接合面には接着剤塗
布により結合すればよい。(C) Step of applying metal shielding material (Step 1)
20) The sliding ring portion preform 20 and the rotor main body preform 22 which are individually manufactured are joined and integrated to form a rotor preform 24 (see FIG. 3). What is necessary is just to couple | bond with a joining surface by adhesive application.
【００２３】このようにして形成されたロータプリフォ
ーム２４の外周部に塗布装置により金属遮蔽材を塗布し
てコーティング層を形成する。A coating layer is formed by applying a metal shielding material to the outer peripheral portion of the rotor preform 24 formed as described above using an application device.
【００２４】（Ｄ）乾燥工程（ステップ１３０） 分割セラミックスフォームを組合わせたロータプリフォ
ーム２４を炉にて昇温し、バインダとロータ本体部に相
当するプリフォーム２２内の発泡スチロール２８を焼失
させる。これは上記金属遮蔽材を塗布後、常温下にある
ロータプリフォーム２４を乾燥炉に投入し、当該乾燥炉
にて徐々に昇温させることにより行われるが、およそ１
５０℃にて焼失させることができる。この焼失した状態
は図４（２）のようになる。ただ、後段の含浸工程での
温度に急激に昇温させることによってプリフォームにク
ラックが入ることを防止すべく、この乾燥炉では４００
℃まで加熱するようにしている。すなわち、この乾燥炉
の移動中にセラミックスフォーム内バインダおよび発泡
スチロールを焼失させるようにしている。形成されたロ
ータプリフォーム２４はロータと同等寸法とされ、フォ
ーム内部にはセラミックスの含有率に対比される空隙Ａ
が形成され（図４（２））、金属マトリックス充填空間
となる。(D) Drying Step (Step 130) The temperature of the rotor preform 24 combined with the divided ceramic foams is raised in a furnace to burn off the styrene foam 28 in the preform 22 corresponding to the binder and the rotor body. This is performed by applying the metal shielding material and then putting the rotor preform 24 at room temperature into a drying furnace and gradually increasing the temperature in the drying furnace.
Can be burned off at 50 ° C. This burned state is as shown in FIG. However, in order to prevent the preform from being cracked by rapidly increasing the temperature to the temperature in the subsequent impregnation step, the drying furnace is used for 400 hours.
Heat to ℃. That is, the binder in the ceramics foam and the styrene foam are burned off during the movement of the drying furnace. The formed rotor preform 24 has the same dimensions as the rotor, and the inside of the foam has a gap A corresponding to the ceramic content.
Is formed (FIG. 4 (2)), which becomes a metal matrix filling space.
【００２５】（Ｅ）金属含浸工程（ステップ１４０） その後、このロータプリフォーム２４を型保持部材に載
置固定し、これを窒素ガス雰囲気で満たされているとと
もに、基材金属としてのアルミニウム溶融温度である約
７５０〜８５０℃に昇温されている含浸炉に投入する
が、セラミックスフォームでの熱衝撃によるクラックの
発生を防止するために、最初に予熱炉を通すようにして
いる。したがって、予熱炉では先の乾燥炉にて４００℃
程度まで昇温させているので、４００℃から徐々に加熱
するようにしている。その間に窒素雰囲気中に晒され
る。予熱炉を経て含浸炉内に導入されたセラミックスフ
ォーム２４には、窒素ガスが金属遮蔽材を通気してセラ
ミックスフォーム内に侵入し、フォーム内マグネシウム
金属と化学結合して窒化マグネシウムが生成され、これ
がセラミックス材料に対するアルミ合金の濡れ性を改善
する。この結果、含浸炉にてセラミックスフォームに対
しアルミ合金溶湯が毛細管現象によりフォーム内空隙Ａ
に侵入し、図４（３）に示しているように、いわゆるマ
トリックス金属を形成する。セラミックスフォーム内へ
のアルミ合金が含浸して外表面の金属遮蔽材との境界面
に達するまで含浸炉内で処理される。(E) Metal impregnation step (step 140) Thereafter, the rotor preform 24 is mounted and fixed on a mold holding member, and is filled with a nitrogen gas atmosphere and melted at an aluminum melting temperature as a base metal. Into the impregnating furnace which has been heated to about 750 to 850 ° C., in order to prevent the occurrence of cracks due to the thermal shock of the ceramic foam, first through the preheating furnace. Therefore, in the preheating furnace, 400 ° C
Since the temperature is raised to about the same, the temperature is gradually increased from 400 ° C. During that time, it is exposed to a nitrogen atmosphere. In the ceramic foam 24 introduced into the impregnation furnace through the preheating furnace, nitrogen gas passes through the metal shielding material and penetrates into the ceramic foam, and chemically bonds with the magnesium metal in the foam to generate magnesium nitride. Improves the wettability of aluminum alloy with ceramic materials. As a result, in the impregnation furnace, the molten aluminum alloy is melted into the ceramic foam by the capillary action due to the void A in the foam.
To form a so-called matrix metal as shown in FIG. The aluminum alloy is impregnated into the ceramic foam and treated in an impregnation furnace until the outer surface reaches the interface with the metal shielding material.
【００２６】（Ｆ）冷却仕上げ工程（ステップ１５０） 含浸炉から排出される成形品は次いで金属基材が固化す
るまで冷却処理するため冷却装置に供給される。ここで
金属は常温まで冷却され、ロータはセラミックスフォー
ムを内在した状態の金属基セラミックス組織となる。セ
ラミックス間空隙に侵入した金属はいわゆる網目状金属
配置のマトリックス金属基であり、セラミックスの体積
含有率の異なるフォーム同志の境界面で融和結合した構
造をなしている。(F) Cooling Finishing Step (Step 150) The molded product discharged from the impregnation furnace is then supplied to a cooling device for performing a cooling process until the metal base material is solidified. Here, the metal is cooled to room temperature, and the rotor has a metal-based ceramic structure with a ceramic foam inside. The metal that has penetrated into the voids between the ceramics is a matrix metal base having a so-called mesh-like metal arrangement, and has a structure in which the foams having different volumetric contents of ceramics are bonded together at the interface between the foams.
【００２７】このようにセラミックス粒子にバインダ等
を添加しブローイングマシンで金型に吹き込んで摺動リ
ング部プリフォーム２０が形成される。一方、ハット部
１６及びロータ面板１４を有するロータ本体プリフォー
ム２２は、セラミックス粒子に焼失する材料として発泡
スチロールおよびバインダを添加し、発泡スチロールの
添加量によりセラミックス体積含有量を大きく低減させ
ている。これにより体積含有量は従来不可能であった２
０％以下にも設定することができ、特にブレーキ部品と
して、加工性および耐割れ性が要求される部位と、これ
と相反する耐摩耗性および耐熱性が要求される部位とを
同時に要求されるブレーキロータ等に対して有効とな
る。したがって、上記方法により作製されたブレーキロ
ータは、パッド摺動面は耐摩耗性が格段に向上し、ハッ
ト部１６は伸び特性を有するため割れや疲労に対する強
度が向上したものとなる。また、切削加工においても刃
具寿命が伸び生産性、コスト低減が図れる利点が得られ
る。As described above, a binder or the like is added to the ceramic particles and blown into a mold by a blowing machine to form the sliding ring portion preform 20. On the other hand, in the rotor main body preform 22 having the hat portion 16 and the rotor face plate 14, styrene foam and a binder are added as materials to be burned off to the ceramic particles, and the ceramic volume content is greatly reduced by the addition amount of the styrene foam. As a result, the volume content was impossible 2
It can be set to 0% or less. Particularly, as a brake component, a part requiring workability and crack resistance and a part requiring contradictory wear resistance and heat resistance are required at the same time. This is effective for brake rotors and the like. Therefore, in the brake rotor manufactured by the above method, the wear resistance of the pad sliding surface is remarkably improved, and the hat portion 16 has elongation characteristics, so that the strength against cracking and fatigue is improved. In addition, the cutting tool also has an advantage that the life of the cutting tool is extended and productivity and cost can be reduced.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る軽合
金複合材の製造方法によれば、セラミックスプリフォー
ムを成形するに際して、発泡スチロールやワックス等の
高温焼失材を混合分散させるようにし、この高温焼失材
の添加量の調整によってセラミックス等強化材の体積含
有率を調整してプリフォームを作製し、これに金属を溶
浸させるようにしているため、プリフォームの強化材体
積含有率を２０％以下に設定しつつ、強化材が均等に分
散された構造の金属基複合材を得ることが可能となる。
同時に、機械部品の部位単位で要求される機能に応じた
強化材含有率を高温焼失材の添加量調整という簡単な操
作で調整することができ、アルミニウムやマグネシウム
の軽合金を金属基とした多種多様な複合材の製造が可能
となる。As described above, according to the method for manufacturing a light alloy composite according to the present invention, when forming a ceramic preform, a high-temperature burnable material such as styrene foam or wax is mixed and dispersed. Since the preform is manufactured by adjusting the volume content of the reinforcing material such as ceramics by adjusting the amount of the high-temperature burnt material, and the metal is infiltrated into the preform, the volume content of the reinforcing material of the preform is reduced to 20%. %, It is possible to obtain a metal matrix composite having a structure in which the reinforcing material is evenly dispersed.
At the same time, it is possible to adjust the reinforcement content according to the function required for each part of the machine parts by a simple operation of adjusting the addition amount of high temperature burned material, and it is possible to adjust the content of various types using aluminum and magnesium light alloys as metal base. Various composite materials can be manufactured.
【図１】実施例の製造方法のフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart of a manufacturing method according to an embodiment.
【図２】ブレーキロータの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of a brake rotor.
【図３】ロータプリフォームの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a rotor preform.
【図４】ロータ本体プリフォームのアルミ含浸工程の説
明模式図である。FIG. 4 is an explanatory schematic diagram of an aluminum impregnation step of a rotor main body preform.
１０ ブレーキロータ １２ 摺動リング部 １４ ロータ面板 １６ ハット部 １８ ロータ本体 ２０ 摺動リング部プリフォーム ２２ ロータ本体プリフォーム ２４ ロータプリフォーム Ｃ セラミックス粒子 Ｓ 発泡スチロール粒子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Brake rotor 12 Sliding ring part 14 Rotor face plate 16 Hat part 18 Rotor main body 20 Sliding ring part preform 22 Rotor main body preform 24 Rotor preform C Ceramic particles S Styrofoam particles
Claims (3)
のバインダに発泡スチロール等の高温焼失材を混合分散
させて押し固めることによりプリフォームを成形し、こ
れを前記高温焼失材の焼失温度以上の温度にておいてプ
リフォーム中から高温焼失材を焼失させることにより、
当該プリフォーム内に軽合金溶湯の含浸空隙を形成させ
て軽合金複合材を製造することを特徴とする軽合金複合
材の製造方法。1. A preform is formed by mixing and dispersing a high-temperature burnable material such as styrene foam in a reinforcing material made of a ceramic material and a binder thereof, and pressing the mixture at a temperature higher than the burning temperature of the high-temperature burnable material. By burning out the high-temperature burnt material from inside the preform,
A method for producing a light alloy composite material, wherein a light alloy composite material is produced by forming an impregnation void of a light alloy melt in the preform.
により、任意の強化材体積含有率に調整可能とした請求
項１に記載の軽合金複合材の製造方法。2. The method for producing a light alloy composite according to claim 1, wherein the volume content of the reinforcing material can be adjusted by adjusting the amount of the high-temperature burnt material.
径と同等若しくはそれ以下とされていることを特徴とす
る請求項１または２に記載の軽合金複合材の製造方法。3. The method for producing a light alloy composite according to claim 1, wherein the particle size of the high-temperature burnt material is equal to or smaller than the particle size of the reinforcing material.
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|---|---|---|---|
| JP18541496A JP4204014B2 (en) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | Brake rotor manufacturing method |
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| JP18541496A JP4204014B2 (en) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | Brake rotor manufacturing method |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH108163A true JPH108163A (en) | 1998-01-13 |
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| JP18541496A Expired - Fee Related JP4204014B2 (en) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | Brake rotor manufacturing method |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4204014B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008050647A (en) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Taiheiyo Cement Corp | Al-SiC COMPOSITE MATERIAL JOINED BODY AND ITS PRODUCTION METHOD |
| JP2010216665A (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Honda Motor Co Ltd | Preform heating device |
| CN113714487A (en) * | 2021-08-23 | 2021-11-30 | 昆明理工大学 | Preparation method of high-wear-resistance WC particle reinforced steel-based surface layer composite guide plate |
-
1996
- 1996-06-26 JP JP18541496A patent/JP4204014B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JP2010216665A (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Honda Motor Co Ltd | Preform heating device |
| CN113714487A (en) * | 2021-08-23 | 2021-11-30 | 昆明理工大学 | Preparation method of high-wear-resistance WC particle reinforced steel-based surface layer composite guide plate |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4204014B2 (en) | 2009-01-07 |
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