JPH11138251A - 窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料及びその製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料及びその製造方法Info
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- JPH11138251A JPH11138251A JP9304213A JP30421397A JPH11138251A JP H11138251 A JPH11138251 A JP H11138251A JP 9304213 A JP9304213 A JP 9304213A JP 30421397 A JP30421397 A JP 30421397A JP H11138251 A JPH11138251 A JP H11138251A
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- B22D19/14—Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
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- B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
- B22D21/002—Castings of light metals
- B22D21/007—Castings of light metals with low melting point, e.g. Al 659 degrees C, Mg 650 degrees C
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】耐熱性、耐酸化性、耐腐食性に優れ、しかも、
高い熱伝導率と低い線膨張率を有することが要求される
構造体の部分や部品あるいは製品の素材として好適に利
用され得る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料
の製造方法を提供する。 【解決手段】窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料の製造方法においては、溶湯加圧装置内に配設した容
器１０内に窒化アルミニウム粉末１１を入れ、次いで、
容器１０内の窒化アルミニウム粉末１１に圧力を加えた
後、溶融アルミニウム系材料１３を容器内に流し込み、
その後、容器１０内の溶融アルミニウム系材料１３を加
圧することによって窒化アルミニウム粉末間にアルミニ
ウム系材料１３を充填する。
高い熱伝導率と低い線膨張率を有することが要求される
構造体の部分や部品あるいは製品の素材として好適に利
用され得る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料
の製造方法を提供する。 【解決手段】窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料の製造方法においては、溶湯加圧装置内に配設した容
器１０内に窒化アルミニウム粉末１１を入れ、次いで、
容器１０内の窒化アルミニウム粉末１１に圧力を加えた
後、溶融アルミニウム系材料１３を容器内に流し込み、
その後、容器１０内の溶融アルミニウム系材料１３を加
圧することによって窒化アルミニウム粉末間にアルミニ
ウム系材料１３を充填する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化アルミニウム
−アルミニウム系複合材料及びその製造方法に関する。
−アルミニウム系複合材料及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属粉末を焼結した多孔質金属焼結体を
用い、この多孔質金属焼結体の気孔部分にアルミニウム
系材料を含浸、固化させた複合材料が、例えば、特開平
３−１８９０６３号公報あるいは特開平３−１８９０６
４号公報から公知である。このような複合材料は、新規
材料として注目されており、自動車の内燃機関部品を始
めとする各種の産業分野での実用化が期待されている。
用い、この多孔質金属焼結体の気孔部分にアルミニウム
系材料を含浸、固化させた複合材料が、例えば、特開平
３−１８９０６３号公報あるいは特開平３−１８９０６
４号公報から公知である。このような複合材料は、新規
材料として注目されており、自動車の内燃機関部品を始
めとする各種の産業分野での実用化が期待されている。
【０００３】また、このような複合材料は、ヤング率を
密度で除した値である比ヤング率を大きくすることが可
能なことから、大きな固有音速を有し、優れた振動減衰
特性を備えている。従って、このような優れた制震性を
有する複合材料を、例えば、ロボットの高速移動アーム
に応用することが可能である。
密度で除した値である比ヤング率を大きくすることが可
能なことから、大きな固有音速を有し、優れた振動減衰
特性を備えている。従って、このような優れた制震性を
有する複合材料を、例えば、ロボットの高速移動アーム
に応用することが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特許公開公報に開示された複合材料に、例えば一層優れ
た耐酸化性や耐腐食性を付与する必要がある場合、この
複合材料の表面をＡｌ2Ｏ3や窒化アルミニウムといった
セラミックス材料から成る被覆層で被覆する必要があ
る。然るに、このような被覆層で被覆された複合材料の
温度を急変させたとき、複合材料とセラミックス材料と
の線膨張率の相違に起因して、被覆層に亀裂が入るとい
う問題がある。更には、この複合材料は、自動車の内燃
機関部品やロボットのアームの他にも、特性に依っては
各種の応用用途が考えられるが、製造コストを抑制する
ことも重要である。
特許公開公報に開示された複合材料に、例えば一層優れ
た耐酸化性や耐腐食性を付与する必要がある場合、この
複合材料の表面をＡｌ2Ｏ3や窒化アルミニウムといった
セラミックス材料から成る被覆層で被覆する必要があ
る。然るに、このような被覆層で被覆された複合材料の
温度を急変させたとき、複合材料とセラミックス材料と
の線膨張率の相違に起因して、被覆層に亀裂が入るとい
う問題がある。更には、この複合材料は、自動車の内燃
機関部品やロボットのアームの他にも、特性に依っては
各種の応用用途が考えられるが、製造コストを抑制する
ことも重要である。
【０００５】従って、本発明の目的は、耐熱性、耐酸化
性、耐腐食性に優れ、しかも、高い熱伝導率と低い線膨
張率を有することが要求される構造体の部分や部品ある
いは製品の素材として好適に利用され得る窒化アルミニ
ウム−アルミニウム系複合材料及びその製造方法を提供
することにある。
性、耐腐食性に優れ、しかも、高い熱伝導率と低い線膨
張率を有することが要求される構造体の部分や部品ある
いは製品の素材として好適に利用され得る窒化アルミニ
ウム−アルミニウム系複合材料及びその製造方法を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の第１の態様に係る窒化アルミニウム−アル
ミニウム系複合材料の製造方法は、溶湯加圧装置内に配
設した容器内に窒化アルミニウム粉末を入れ、次いで、
容器内の窒化アルミニウム粉末に圧力を加えた後、溶融
アルミニウム系材料を容器内に流し込み、その後、容器
内の溶融アルミニウム系材料を加圧することによって窒
化アルミニウム粉末間にアルミニウム系材料を充填する
ことを特徴とする。
めの本発明の第１の態様に係る窒化アルミニウム−アル
ミニウム系複合材料の製造方法は、溶湯加圧装置内に配
設した容器内に窒化アルミニウム粉末を入れ、次いで、
容器内の窒化アルミニウム粉末に圧力を加えた後、溶融
アルミニウム系材料を容器内に流し込み、その後、容器
内の溶融アルミニウム系材料を加圧することによって窒
化アルミニウム粉末間にアルミニウム系材料を充填する
ことを特徴とする。
【０００７】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料の製造方法は、窒化アルミニウム粉末を焼成して得ら
れたプリフォームを溶湯加圧装置内に配設した容器内に
収納し、次いで、溶融アルミニウム系材料を容器内に流
し込み、その後、容器内の溶融アルミニウム系材料を加
圧することによってプリフォームの気孔中にアルミニウ
ム系材料を充填することを特徴とする。
の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料の製造方法は、窒化アルミニウム粉末を焼成して得ら
れたプリフォームを溶湯加圧装置内に配設した容器内に
収納し、次いで、溶融アルミニウム系材料を容器内に流
し込み、その後、容器内の溶融アルミニウム系材料を加
圧することによってプリフォームの気孔中にアルミニウ
ム系材料を充填することを特徴とする。
【０００８】上記の目的を達成するための本発明の第３
の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料の製造方法は、（イ）溶湯加圧装置内に配設した容器
内に窒化アルミニウム粉末を入れ、次いで、容器内の窒
化アルミニウム粉末に圧力を加えた後、溶融アルミニウ
ム系材料を容器内に流し込み、その後、容器内の溶融ア
ルミニウム系材料を加圧することによって窒化アルミニ
ウム粉末間にアルミニウム系材料を充填することで母材
を作製する工程と、（ロ）該母材の表面をセラミックス
材料から成る被覆層で被覆する工程、から成ることを特
徴とする。
の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料の製造方法は、（イ）溶湯加圧装置内に配設した容器
内に窒化アルミニウム粉末を入れ、次いで、容器内の窒
化アルミニウム粉末に圧力を加えた後、溶融アルミニウ
ム系材料を容器内に流し込み、その後、容器内の溶融ア
ルミニウム系材料を加圧することによって窒化アルミニ
ウム粉末間にアルミニウム系材料を充填することで母材
を作製する工程と、（ロ）該母材の表面をセラミックス
材料から成る被覆層で被覆する工程、から成ることを特
徴とする。
【０００９】上記の目的を達成するための本発明の第４
の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料の製造方法は、（イ）窒化アルミニウム粉末を焼成し
て得られたプリフォームを溶湯加圧装置内に配設した容
器内に収納し、次いで、溶融アルミニウム系材料を容器
内に流し込み、その後、容器内の溶融アルミニウム系材
料を加圧することによってプリフォームの気孔中にアル
ミニウム系材料を充填することで母材を作製する工程
と、（ロ）該母材の表面をセラミックス材料から成る被
覆層で被覆する工程、から成ることを特徴とする。
の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料の製造方法は、（イ）窒化アルミニウム粉末を焼成し
て得られたプリフォームを溶湯加圧装置内に配設した容
器内に収納し、次いで、溶融アルミニウム系材料を容器
内に流し込み、その後、容器内の溶融アルミニウム系材
料を加圧することによってプリフォームの気孔中にアル
ミニウム系材料を充填することで母材を作製する工程
と、（ロ）該母材の表面をセラミックス材料から成る被
覆層で被覆する工程、から成ることを特徴とする。
【００１０】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料は、溶湯加圧装置内に配設した容器内に窒化アルミニ
ウム粉末を入れ、次いで、容器内の窒化アルミニウム粉
末に圧力を加えた後、溶融アルミニウム系材料を容器内
に流し込み、その後、容器内の溶融アルミニウム系材料
を加圧することによって窒化アルミニウム粉末間にアル
ミニウム系材料を充填することで製造されることを特徴
とする。
の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料は、溶湯加圧装置内に配設した容器内に窒化アルミニ
ウム粉末を入れ、次いで、容器内の窒化アルミニウム粉
末に圧力を加えた後、溶融アルミニウム系材料を容器内
に流し込み、その後、容器内の溶融アルミニウム系材料
を加圧することによって窒化アルミニウム粉末間にアル
ミニウム系材料を充填することで製造されることを特徴
とする。
【００１１】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料は、窒化アルミニウム粉末を焼成して得られたプリフ
ォームを溶湯加圧装置内に配設した容器内に収納し、次
いで、溶融アルミニウム系材料を容器内に流し込み、そ
の後、容器内の溶融アルミニウム系材料を加圧すること
によってプリフォームの気孔中にアルミニウム系材料を
充填することで製造されることを特徴とする。
の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料は、窒化アルミニウム粉末を焼成して得られたプリフ
ォームを溶湯加圧装置内に配設した容器内に収納し、次
いで、溶融アルミニウム系材料を容器内に流し込み、そ
の後、容器内の溶融アルミニウム系材料を加圧すること
によってプリフォームの気孔中にアルミニウム系材料を
充填することで製造されることを特徴とする。
【００１２】上記の目的を達成するための本発明の第３
の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料は、（イ）溶湯加圧装置内に配設した容器内に窒化ア
ルミニウム粉末を入れ、次いで、容器内の窒化アルミニ
ウム粉末に圧力を加えた後、溶融アルミニウム系材料を
容器内に流し込み、その後、容器内の溶融アルミニウム
系材料を加圧することによって窒化アルミニウム粉末間
にアルミニウム系材料を充填することで得られた母材、
及び（ロ）該母材の表面を被覆したセラミックス材料か
ら成る被覆層、から成ることを特徴とする。
の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料は、（イ）溶湯加圧装置内に配設した容器内に窒化ア
ルミニウム粉末を入れ、次いで、容器内の窒化アルミニ
ウム粉末に圧力を加えた後、溶融アルミニウム系材料を
容器内に流し込み、その後、容器内の溶融アルミニウム
系材料を加圧することによって窒化アルミニウム粉末間
にアルミニウム系材料を充填することで得られた母材、
及び（ロ）該母材の表面を被覆したセラミックス材料か
ら成る被覆層、から成ることを特徴とする。
【００１３】上記の目的を達成するための本発明の第４
の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料は、（イ）窒化アルミニウム粉末を焼成して得られた
プリフォームを溶湯加圧装置内に配設した容器内に収納
し、次いで、溶融アルミニウム系材料を容器内に流し込
み、その後、容器内の溶融アルミニウム系材料を加圧す
ることによってプリフォームの気孔中にアルミニウム系
材料を充填することで得られた母材、及び、（ロ）該母
材の表面を被覆したセラミックス材料から成る被覆層、
から成ることを特徴とする。
の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料は、（イ）窒化アルミニウム粉末を焼成して得られた
プリフォームを溶湯加圧装置内に配設した容器内に収納
し、次いで、溶融アルミニウム系材料を容器内に流し込
み、その後、容器内の溶融アルミニウム系材料を加圧す
ることによってプリフォームの気孔中にアルミニウム系
材料を充填することで得られた母材、及び、（ロ）該母
材の表面を被覆したセラミックス材料から成る被覆層、
から成ることを特徴とする。
【００１４】本発明の第１若しくは第２の態様に係る窒
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料及びその製造
方法においては、窒化アルミニウム−アルミニウム系複
合材料の線膨張率を制御するために、また、本発明の第
３若しくは第４の態様に係る窒化アルミニウム−アルミ
ニウム系複合材料及びその製造方法においては、窒化ア
ルミニウム−アルミニウム系材料から成る母材の線膨張
率を制御するために、ケイ素を添加した溶融アルミニウ
ム系材料を容器内に流し込むことが好ましい。この場
合、アルミニウム系材料とケイ素の合計を１００重量％
としたとき、ケイ素を１０乃至３５重量％、好ましくは
１６乃至３５重量％、一層好ましくは２０乃至３５重量
％添加することが望ましい。尚、以下、本発明の第１若
しくは第２の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウ
ム系複合材料及びその製造方法における窒化アルミニウ
ム−アルミニウム系複合材料、並びに、本発明の第３若
しくは第４の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウ
ム系複合材料及びその製造方法における窒化アルミニウ
ム−アルミニウム系材料から成る母材を、総称して「複
合材料等」と呼ぶ場合がある。
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料及びその製造
方法においては、窒化アルミニウム−アルミニウム系複
合材料の線膨張率を制御するために、また、本発明の第
３若しくは第４の態様に係る窒化アルミニウム−アルミ
ニウム系複合材料及びその製造方法においては、窒化ア
ルミニウム−アルミニウム系材料から成る母材の線膨張
率を制御するために、ケイ素を添加した溶融アルミニウ
ム系材料を容器内に流し込むことが好ましい。この場
合、アルミニウム系材料とケイ素の合計を１００重量％
としたとき、ケイ素を１０乃至３５重量％、好ましくは
１６乃至３５重量％、一層好ましくは２０乃至３５重量
％添加することが望ましい。尚、以下、本発明の第１若
しくは第２の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウ
ム系複合材料及びその製造方法における窒化アルミニウ
ム−アルミニウム系複合材料、並びに、本発明の第３若
しくは第４の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウ
ム系複合材料及びその製造方法における窒化アルミニウ
ム−アルミニウム系材料から成る母材を、総称して「複
合材料等」と呼ぶ場合がある。
【００１５】本発明の第３若しくは第４の態様に係る窒
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料あるいはその
製造方法においては、母材の線膨張率をα1［単位：１
０-6／Ｋ］、被覆層を構成するセラミックス材料の線膨
張率をα2［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、（α1−
３）≦α2≦（α1＋３）を満足することが、窒化アルミ
ニウム−アルミニウム系複合材料の温度を急変させたと
き、母材と被覆層を構成するセラミックス材料との線膨
張率の相違に起因して被覆層に亀裂が入るという問題の
発生を回避する上で好ましい。尚、被覆層を構成するセ
ラミックス材料としてはアルミニウム系材料が好まし
く、例えば、Ａｌ2Ｏ3や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を
挙げることができる。また、被覆層を構成するセラミッ
クス材料の線膨張率や電気特性を制御するために、例え
ばＴｉＯ2を添加してもよい。母材の表面をセラミック
ス材料から成る被覆層で被覆するためには、例えば、被
覆層を溶射法にて母材の表面に形成すればよく、あるい
は又、予めシート（板）状に作製された被覆層を、例え
ばロウ付け法にて母材の表面に取り付けてもよい。被覆
層で母材の表面全体を被覆してもよいし、表面の一部分
を被覆してもよい。尚、一般に、線膨張率αは、物体の
長さをＬ、０゜Ｃにおける物体の長さをＬ0、θを温度
としたとき、α＝（ｄＬ／ｄθ）／Ｌ0で表すことがで
きる。
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料あるいはその
製造方法においては、母材の線膨張率をα1［単位：１
０-6／Ｋ］、被覆層を構成するセラミックス材料の線膨
張率をα2［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、（α1−
３）≦α2≦（α1＋３）を満足することが、窒化アルミ
ニウム−アルミニウム系複合材料の温度を急変させたと
き、母材と被覆層を構成するセラミックス材料との線膨
張率の相違に起因して被覆層に亀裂が入るという問題の
発生を回避する上で好ましい。尚、被覆層を構成するセ
ラミックス材料としてはアルミニウム系材料が好まし
く、例えば、Ａｌ2Ｏ3や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を
挙げることができる。また、被覆層を構成するセラミッ
クス材料の線膨張率や電気特性を制御するために、例え
ばＴｉＯ2を添加してもよい。母材の表面をセラミック
ス材料から成る被覆層で被覆するためには、例えば、被
覆層を溶射法にて母材の表面に形成すればよく、あるい
は又、予めシート（板）状に作製された被覆層を、例え
ばロウ付け法にて母材の表面に取り付けてもよい。被覆
層で母材の表面全体を被覆してもよいし、表面の一部分
を被覆してもよい。尚、一般に、線膨張率αは、物体の
長さをＬ、０゜Ｃにおける物体の長さをＬ0、θを温度
としたとき、α＝（ｄＬ／ｄθ）／Ｌ0で表すことがで
きる。
【００１６】母材を構成するアルミニウム系材料として
は、純アルミニウムの他、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍ
ｇ等を適宜含むアルミニウム合金等を例示することがで
きる。
は、純アルミニウムの他、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍ
ｇ等を適宜含むアルミニウム合金等を例示することがで
きる。
【００１７】窒化アルミニウム／アルミニウム系材料の
容積比は、４／６乃至８／２、好ましくは６／４乃至７
／３とすることが望ましい。このような容積比にするこ
とによって、複合材料等の線膨張率の適切な制御が得ら
れるばかりか、複合材料等は、純粋なセラミックスの電
気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有するよ
うになる。
容積比は、４／６乃至８／２、好ましくは６／４乃至７
／３とすることが望ましい。このような容積比にするこ
とによって、複合材料等の線膨張率の適切な制御が得ら
れるばかりか、複合材料等は、純粋なセラミックスの電
気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有するよ
うになる。
【００１８】容器内に溶融アルミニウム系材料を流し込
む際の窒化アルミニウム粉体若しくは窒化アルミニウム
から作製されたプリフォームの温度は、５００乃至１０
００゜Ｃ、好ましくは７００乃至８００゜Ｃとすること
が望ましい。また、容器内に流し込む際の溶融アルミニ
ウム系材料（溶湯アルミニウム系材料）の温度は、７０
０乃至１０００゜Ｃ、好ましくは７５０乃至９００゜Ｃ
とすることが望ましい。更には、容器内の溶融アルミニ
ウム系材料の加圧は高圧鋳造法にて行うことが好まし
い。この場合の溶融アルミニウム系材料に加える絶対圧
は、２００乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ2、好ましくは８
００乃至１０００ｋｇｆ／ｃｍ2とすることが望まし
い。
む際の窒化アルミニウム粉体若しくは窒化アルミニウム
から作製されたプリフォームの温度は、５００乃至１０
００゜Ｃ、好ましくは７００乃至８００゜Ｃとすること
が望ましい。また、容器内に流し込む際の溶融アルミニ
ウム系材料（溶湯アルミニウム系材料）の温度は、７０
０乃至１０００゜Ｃ、好ましくは７５０乃至９００゜Ｃ
とすることが望ましい。更には、容器内の溶融アルミニ
ウム系材料の加圧は高圧鋳造法にて行うことが好まし
い。この場合の溶融アルミニウム系材料に加える絶対圧
は、２００乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ2、好ましくは８
００乃至１０００ｋｇｆ／ｃｍ2とすることが望まし
い。
【００１９】本発明の第１あるいは第３の態様に係る窒
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料あるいはその
製造方法においては、窒化アルミニウム粉末の平均粒径
は１０乃至１００μｍであることが望ましい。尚、異な
る平均粒径を有する窒化アルミニウム粉末を混合して窒
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料あるいは母材
の製造に供してもよい。平均粒径の異なる窒化アルミニ
ウム粉末を混合することによって、複合材料等の気孔率
（空隙率）の制御を行うことができる。この場合には、
平均粒径Ｒ1を有する窒化アルミニウム粉末と、平均粒
径３Ｒ1を〜５Ｒ1を有する窒化アルミニウム粉末とを、
前者に対して後者を３〜５倍の体積割合で混合して、窒
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料あるいは母材
の製造に供することが好ましいが、このような値に限定
するものではない。平均粒径の異なる窒化アルミニウム
粉末をこのような条件にて混合することによって、複合
材料等の気孔率の極小値化を図ることができる。尚、窒
化アルミニウム粉末を入れるための容器は、窒化アルミ
ニウムに圧力を加えたとき所望の形状に賦形できるよう
な容器、具体的には鋳型とすることが好ましい。容器内
の窒化アルミニウム粉末に加える絶対圧は、加圧後の窒
化アルミニウム粉末に要求される気孔率に基づき決定す
ればよく、５０ｋｇｆ／ｃｍ2乃至３トンｆ／ｃｍ2、好
ましくは１００ｋｇｆ／ｃｍ2乃至２．５トンｆ／ｃｍ2
とすることが望ましい。
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料あるいはその
製造方法においては、窒化アルミニウム粉末の平均粒径
は１０乃至１００μｍであることが望ましい。尚、異な
る平均粒径を有する窒化アルミニウム粉末を混合して窒
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料あるいは母材
の製造に供してもよい。平均粒径の異なる窒化アルミニ
ウム粉末を混合することによって、複合材料等の気孔率
（空隙率）の制御を行うことができる。この場合には、
平均粒径Ｒ1を有する窒化アルミニウム粉末と、平均粒
径３Ｒ1を〜５Ｒ1を有する窒化アルミニウム粉末とを、
前者に対して後者を３〜５倍の体積割合で混合して、窒
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料あるいは母材
の製造に供することが好ましいが、このような値に限定
するものではない。平均粒径の異なる窒化アルミニウム
粉末をこのような条件にて混合することによって、複合
材料等の気孔率の極小値化を図ることができる。尚、窒
化アルミニウム粉末を入れるための容器は、窒化アルミ
ニウムに圧力を加えたとき所望の形状に賦形できるよう
な容器、具体的には鋳型とすることが好ましい。容器内
の窒化アルミニウム粉末に加える絶対圧は、加圧後の窒
化アルミニウム粉末に要求される気孔率に基づき決定す
ればよく、５０ｋｇｆ／ｃｍ2乃至３トンｆ／ｃｍ2、好
ましくは１００ｋｇｆ／ｃｍ2乃至２．５トンｆ／ｃｍ2
とすることが望ましい。
【００２０】本発明の第２あるいは第４の態様に係る窒
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料及びその製造
方法においては、窒化アルミニウム粉末を焼成してプリ
フォームを作製するが、かかるプリフォームは、例え
ば、金型プレス成形法、静水圧成形法、鋳込み成形法、
あるいは泥漿鋳込み成形法によって窒化アルミニウム粉
末を成形した後、５００乃至１０００゜Ｃ、好ましくは
８００乃至１０００゜Ｃの温度で焼成を行うことによっ
て得ることができる。プリフォームを収納するための容
器も、具体的には鋳型とすることが好ましい。
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料及びその製造
方法においては、窒化アルミニウム粉末を焼成してプリ
フォームを作製するが、かかるプリフォームは、例え
ば、金型プレス成形法、静水圧成形法、鋳込み成形法、
あるいは泥漿鋳込み成形法によって窒化アルミニウム粉
末を成形した後、５００乃至１０００゜Ｃ、好ましくは
８００乃至１０００゜Ｃの温度で焼成を行うことによっ
て得ることができる。プリフォームを収納するための容
器も、具体的には鋳型とすることが好ましい。
【００２１】アルミニウム系材料は、高い熱伝導率を有
するが、耐熱性や耐酸化性、耐腐食性に問題があるし、
線膨張率も２３×１０-6／Ｋと高い。一方、窒化アルミ
ニウム（ＡｌＮ）は、周知のように、セラミックスとし
ては高い熱伝導率（０．２３５ｃａｌ／ｃｍ・秒・Ｋ，
９８．３Ｗ／ｍ・Ｋ）、及び、低い線膨張率（５．１×
１０-6／Ｋ）を有し、また、セラミックスであるが故
に、高い耐熱性や耐酸化性、耐腐食性を有する。本発明
において、窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料
は、窒化アルミニウムとアルミニウム系材料の２成分、
所望に応じて、窒化アルミニウムとアルミニウム系材料
とケイ素の３成分から構成されている。従って、本発明
の窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料は、窒化
アルミニウムの有する性質とアルミニウム系材料の有す
る性質の中間的な性質を有する。
するが、耐熱性や耐酸化性、耐腐食性に問題があるし、
線膨張率も２３×１０-6／Ｋと高い。一方、窒化アルミ
ニウム（ＡｌＮ）は、周知のように、セラミックスとし
ては高い熱伝導率（０．２３５ｃａｌ／ｃｍ・秒・Ｋ，
９８．３Ｗ／ｍ・Ｋ）、及び、低い線膨張率（５．１×
１０-6／Ｋ）を有し、また、セラミックスであるが故
に、高い耐熱性や耐酸化性、耐腐食性を有する。本発明
において、窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料
は、窒化アルミニウムとアルミニウム系材料の２成分、
所望に応じて、窒化アルミニウムとアルミニウム系材料
とケイ素の３成分から構成されている。従って、本発明
の窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料は、窒化
アルミニウムの有する性質とアルミニウム系材料の有す
る性質の中間的な性質を有する。
【００２２】ところで、セラミックス材料とアルミニウ
ム系材料から構成された複合材料の製造方法として、非
加圧含浸法が知られている。この非加圧含浸法は、セラ
ミックス製のプリフォームを１２００゜Ｃ前後に加熱し
た状態で、セラミックス材料の濡れ性向上のためにＭｇ
雰囲気（例えば、Ｍｇ分圧が５ｈＰａ以上の雰囲気）と
し、圧力を加えること無く、溶融アルミニウム系材料を
プリフォームの気孔中に含浸、充填させる。しかしなが
ら、含浸、充填に長時間を要するために、複合材料の製
造コストが上昇するといった問題がある。
ム系材料から構成された複合材料の製造方法として、非
加圧含浸法が知られている。この非加圧含浸法は、セラ
ミックス製のプリフォームを１２００゜Ｃ前後に加熱し
た状態で、セラミックス材料の濡れ性向上のためにＭｇ
雰囲気（例えば、Ｍｇ分圧が５ｈＰａ以上の雰囲気）と
し、圧力を加えること無く、溶融アルミニウム系材料を
プリフォームの気孔中に含浸、充填させる。しかしなが
ら、含浸、充填に長時間を要するために、複合材料の製
造コストが上昇するといった問題がある。
【００２３】然るに、本発明においては、所謂高圧鋳造
法を採用しているので、短時間で複合材料を作製するこ
とができる。
法を採用しているので、短時間で複合材料を作製するこ
とができる。
【００２４】また、本発明の第２若しくは第４の態様に
係る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料の製造
方法においては、予め鋳型を作製しておき、係る鋳型を
使用して窒化アルミニウムから成るプリフォームを作製
すればよいので、複合材料の製造コストの低減を図るこ
とができる。
係る窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料の製造
方法においては、予め鋳型を作製しておき、係る鋳型を
使用して窒化アルミニウムから成るプリフォームを作製
すればよいので、複合材料の製造コストの低減を図るこ
とができる。
【００２５】製造すべき窒化アルミニウム−アルミニウ
ム系複合材料の形状にも依るが、場合によっては、容器
内の溶融アルミニウム系材料を加圧したとき、窒化アル
ミニウムから作製されたプリフォームにクラックが発生
し、このクラックの部分にはアルミニウム系材料のみが
存在するといった問題が生じることがある。このような
場合には、本発明の第１若しくは第３の態様に係る窒化
アルミニウム−アルミニウム系複合材料の製造方法を採
用すればよい。即ち、原材料として窒化アルミニウムの
粉末を使用し、容器内の窒化アルミニウム粉末に圧力を
加えることによって所望の形状に賦形した後、あるいは
窒化アルミニウム粉末を高密度化し固めた後、容器内の
溶融アルミニウム系材料を加圧するので、クラックの発
生を確実に防止することができ、複合材料の製造歩留ま
りの向上を図ることができる。また、容器（例えば鋳
型）内で窒化アルミニウム粉末を所望の形状に賦形する
ことができるので、複合材料の製造コストの低減を図る
ことができる。
ム系複合材料の形状にも依るが、場合によっては、容器
内の溶融アルミニウム系材料を加圧したとき、窒化アル
ミニウムから作製されたプリフォームにクラックが発生
し、このクラックの部分にはアルミニウム系材料のみが
存在するといった問題が生じることがある。このような
場合には、本発明の第１若しくは第３の態様に係る窒化
アルミニウム−アルミニウム系複合材料の製造方法を採
用すればよい。即ち、原材料として窒化アルミニウムの
粉末を使用し、容器内の窒化アルミニウム粉末に圧力を
加えることによって所望の形状に賦形した後、あるいは
窒化アルミニウム粉末を高密度化し固めた後、容器内の
溶融アルミニウム系材料を加圧するので、クラックの発
生を確実に防止することができ、複合材料の製造歩留ま
りの向上を図ることができる。また、容器（例えば鋳
型）内で窒化アルミニウム粉末を所望の形状に賦形する
ことができるので、複合材料の製造コストの低減を図る
ことができる。
【００２６】尚、純アルミニウム９０重量％に対してケ
イ素を１０重量％添加したアルミニウム系材料の線膨張
率は２１×１０-6／Ｋであり、純アルミニウムの線膨張
率よりも低くなる。このようにケイ素の添加割合により
複合材料等の線膨張率の制御を行うことができ、或る程
度、所望の線膨張率を有する複合材料等を製造すること
が可能となる。
イ素を１０重量％添加したアルミニウム系材料の線膨張
率は２１×１０-6／Ｋであり、純アルミニウムの線膨張
率よりも低くなる。このようにケイ素の添加割合により
複合材料等の線膨張率の制御を行うことができ、或る程
度、所望の線膨張率を有する複合材料等を製造すること
が可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発
明を説明する。
施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発
明を説明する。
【００２８】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の第１の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系
複合材料及びその製造方法に関する。実施の形態１にお
いては、先ず、図１の（Ａ）に模式図を示す溶湯加圧装
置内に配設した容器（鋳型）１０内に窒化アルミニウム
粉末１１を入れた（充填した）。窒化アルミニウム粉末
としては、平均粒径１０μｍの窒化アルミニウム粉末
と、平均粒径４０μｍの窒化アルミニウム粉末とを、前
者を２５体積％、後者を７５体積％、混合したものを使
用した。そして、容器１０内の窒化アルミニウム粉末を
図示しないヒータで約７００゜Ｃに加熱した状態で、容
器１０内の窒化アルミニウム粉末に絶対圧１００ｋｇｆ
／ｃｍ2の圧力をプレス機１２によって加えた（図１の
（Ｂ）の模式図参照）。これによって、窒化アルミニウ
ム粉末１１は高密度化され固められ、所望の形状に賦形
された。
の第１の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系
複合材料及びその製造方法に関する。実施の形態１にお
いては、先ず、図１の（Ａ）に模式図を示す溶湯加圧装
置内に配設した容器（鋳型）１０内に窒化アルミニウム
粉末１１を入れた（充填した）。窒化アルミニウム粉末
としては、平均粒径１０μｍの窒化アルミニウム粉末
と、平均粒径４０μｍの窒化アルミニウム粉末とを、前
者を２５体積％、後者を７５体積％、混合したものを使
用した。そして、容器１０内の窒化アルミニウム粉末を
図示しないヒータで約７００゜Ｃに加熱した状態で、容
器１０内の窒化アルミニウム粉末に絶対圧１００ｋｇｆ
／ｃｍ2の圧力をプレス機１２によって加えた（図１の
（Ｂ）の模式図参照）。これによって、窒化アルミニウ
ム粉末１１は高密度化され固められ、所望の形状に賦形
された。
【００２９】その後、約８００゜Ｃの溶融（溶湯）アル
ミニウム系材料１３（実施の形態１においては、純アル
ミニウムを使用）を容器１０内に流し込んだ。尚、溶融
アルミニウム系材料１３を容器１０内に流し込む際、溶
融アルミニウム系材料１３に塊状のケイ素１４を添加し
た（図２の（Ａ）の模式図参照）。ケイ素の添加割合
は、純アルミニウム７５重量％／ケイ素２５重量％とし
た。次いで、高圧鋳造法を実行した。即ち、容器１０内
の溶融アルミニウム系材料を絶対圧１トン／ｃｍ2にて
プレス機１２によって加圧した（図２の（Ｂ）の模式図
参照）。これによって、窒化アルミニウム粉末間（気孔
内）にアルミニウム系材料が含浸、充填された窒化アル
ミニウム−アルミニウム系複合材料を得ることができ
た。こうして得られた窒化アルミニウム−アルミニウム
系複合材料の熱伝導率は１７６Ｗ／ｍ・Ｋであり、線膨
張率は６．７×１０-6／Ｋであった。
ミニウム系材料１３（実施の形態１においては、純アル
ミニウムを使用）を容器１０内に流し込んだ。尚、溶融
アルミニウム系材料１３を容器１０内に流し込む際、溶
融アルミニウム系材料１３に塊状のケイ素１４を添加し
た（図２の（Ａ）の模式図参照）。ケイ素の添加割合
は、純アルミニウム７５重量％／ケイ素２５重量％とし
た。次いで、高圧鋳造法を実行した。即ち、容器１０内
の溶融アルミニウム系材料を絶対圧１トン／ｃｍ2にて
プレス機１２によって加圧した（図２の（Ｂ）の模式図
参照）。これによって、窒化アルミニウム粉末間（気孔
内）にアルミニウム系材料が含浸、充填された窒化アル
ミニウム−アルミニウム系複合材料を得ることができ
た。こうして得られた窒化アルミニウム−アルミニウム
系複合材料の熱伝導率は１７６Ｗ／ｍ・Ｋであり、線膨
張率は６．７×１０-6／Ｋであった。
【００３０】（実施の形態２）実施の形態２は、本発明
の第３の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系
複合材料及びその製造方法に関する。実施の形態２にお
いては、実施の形態１にて作製された窒化アルミニウム
−アルミニウム系複合材料を母材１５とし、この母材１
５の表面をセラミックス材料（実施の形態２においては
Ａｌ2Ｏ3を使用）から成る被覆層１６で被覆した。この
ような構造を有する窒化アルミニウム−アルミニウム系
複合材料の模式的な断面図を図３に示す。被覆方法は真
空溶射法とした。具体的には、厚さ約０．２ｍｍのＡｌ
2Ｏ3から成る被覆層を、真空溶射法にて母材の表面に形
成した。尚、Ａｌ2Ｏ3の線膨張率は約８×１０-6／Ｋで
ある。従って、α2は約８である。一方、母材の線膨張
率は６．７×１０-6／Ｋであり、（α1−３）≦α2≦
（α1＋３）の関係を満足している。尚、溶射下地層と
して例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル
（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を母材表面に溶射しておき、こ
の溶射下地層上にセラミックス材料から成る被覆層を真
空溶射法にて形成してもよい。
の第３の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系
複合材料及びその製造方法に関する。実施の形態２にお
いては、実施の形態１にて作製された窒化アルミニウム
−アルミニウム系複合材料を母材１５とし、この母材１
５の表面をセラミックス材料（実施の形態２においては
Ａｌ2Ｏ3を使用）から成る被覆層１６で被覆した。この
ような構造を有する窒化アルミニウム−アルミニウム系
複合材料の模式的な断面図を図３に示す。被覆方法は真
空溶射法とした。具体的には、厚さ約０．２ｍｍのＡｌ
2Ｏ3から成る被覆層を、真空溶射法にて母材の表面に形
成した。尚、Ａｌ2Ｏ3の線膨張率は約８×１０-6／Ｋで
ある。従って、α2は約８である。一方、母材の線膨張
率は６．７×１０-6／Ｋであり、（α1−３）≦α2≦
（α1＋３）の関係を満足している。尚、溶射下地層と
して例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル
（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を母材表面に溶射しておき、こ
の溶射下地層上にセラミックス材料から成る被覆層を真
空溶射法にて形成してもよい。
【００３１】（実施の形態３）実施の形態３は、本発明
の第２の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系
複合材料及びその製造方法に関する。実施の形態３にお
いては、先ず、図４に模式図を示す溶湯加圧装置内に配
設した容器（鋳型）１０内に、窒化アルミニウム粉末を
焼成して得られたプリフォーム２０を収納した。プリフ
ォームは、平均粒径１５μｍの窒化アルミニウム粉末を
泥漿鋳込み成形法にて成形した後、約５００゜Ｃの温度
で焼成を行うことによって得た。
の第２の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系
複合材料及びその製造方法に関する。実施の形態３にお
いては、先ず、図４に模式図を示す溶湯加圧装置内に配
設した容器（鋳型）１０内に、窒化アルミニウム粉末を
焼成して得られたプリフォーム２０を収納した。プリフ
ォームは、平均粒径１５μｍの窒化アルミニウム粉末を
泥漿鋳込み成形法にて成形した後、約５００゜Ｃの温度
で焼成を行うことによって得た。
【００３２】そして、容器１０内のプリフォーム２０を
図示しないヒータで約８００゜Ｃに加熱した状態で、塊
状のケイ素を１６重量％含む約８００゜Ｃの溶融（溶
湯）アルミニウム系材料１３（実施の形態３において
も、純アルミニウムを使用）を容器１０内に流し込んだ
（図５の（Ａ）の模式図参照）。次いで、高圧鋳造法を
実行した。即ち、容器１０内の溶融アルミニウム系材料
を絶対圧１トン／ｃｍ2にてプレス機１２によって加圧
した（図５の（Ｂ）の模式図参照）。これによって、プ
リフォームの気孔中にアルミニウム系材料が含浸、充填
された窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料を得
ることができた。こうして得られた窒化アルミニウム−
アルミニウム系複合材料の熱伝導率は１８５Ｗ／ｍ・Ｋ
であり、線膨張率は７．３×１０-6／Ｋであった。
図示しないヒータで約８００゜Ｃに加熱した状態で、塊
状のケイ素を１６重量％含む約８００゜Ｃの溶融（溶
湯）アルミニウム系材料１３（実施の形態３において
も、純アルミニウムを使用）を容器１０内に流し込んだ
（図５の（Ａ）の模式図参照）。次いで、高圧鋳造法を
実行した。即ち、容器１０内の溶融アルミニウム系材料
を絶対圧１トン／ｃｍ2にてプレス機１２によって加圧
した（図５の（Ｂ）の模式図参照）。これによって、プ
リフォームの気孔中にアルミニウム系材料が含浸、充填
された窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料を得
ることができた。こうして得られた窒化アルミニウム−
アルミニウム系複合材料の熱伝導率は１８５Ｗ／ｍ・Ｋ
であり、線膨張率は７．３×１０-6／Ｋであった。
【００３３】（実施の形態４）実施の形態４は、本発明
の第４の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系
複合材料及びその製造方法に関する。実施の形態４にお
いては、実施の形態３にて作製された窒化アルミニウム
−アルミニウム系複合材料を母材とし、この母材の表面
をセラミックス材料（実施の形態４においてもＡｌ2Ｏ3
を使用）から成る被覆層で被覆した。被覆方法は真空溶
射法とした。具体的には、厚さ約０．２ｍｍのＡｌ2Ｏ3
から成る被覆層を、真空溶射法にて母材の表面に形成し
た。尚、Ａｌ2Ｏ3の線膨張率は約８×１０-6／Ｋであ
る。従って、α2は約８である。一方、母材の線膨張率
は７．３×１０-6／Ｋであり、（α1−３）≦α2≦（α
1＋３）の関係を満足している。尚、溶射下地層として
例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ
−５重量％Ａｌ）を母材表面に溶射しておき、この溶射
下地層上にセラミックス材料から成る被覆層を真空溶射
法にて形成してもよい。
の第４の態様に係る窒化アルミニウム−アルミニウム系
複合材料及びその製造方法に関する。実施の形態４にお
いては、実施の形態３にて作製された窒化アルミニウム
−アルミニウム系複合材料を母材とし、この母材の表面
をセラミックス材料（実施の形態４においてもＡｌ2Ｏ3
を使用）から成る被覆層で被覆した。被覆方法は真空溶
射法とした。具体的には、厚さ約０．２ｍｍのＡｌ2Ｏ3
から成る被覆層を、真空溶射法にて母材の表面に形成し
た。尚、Ａｌ2Ｏ3の線膨張率は約８×１０-6／Ｋであ
る。従って、α2は約８である。一方、母材の線膨張率
は７．３×１０-6／Ｋであり、（α1−３）≦α2≦（α
1＋３）の関係を満足している。尚、溶射下地層として
例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ
−５重量％Ａｌ）を母材表面に溶射しておき、この溶射
下地層上にセラミックス材料から成る被覆層を真空溶射
法にて形成してもよい。
【００３４】（実施の形態５）実施の形態１の窒化アル
ミニウム−アルミニウム系複合材料の製造方法に基づ
き、自動車の内燃機関用のシリンダブロックを作製し
た。得られたシリンダブロックは高い耐摩耗性を有して
いた。また、実施の形態２の窒化アルミニウム−アルミ
ニウム系複合材料の製造方法に基づき、自動車の内燃機
関用のピストン部を作製した。尚、母材の表面を窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）から成る被覆層で被覆した。被覆
方法として真空溶射法を採用した。得られたピストン部
は、従来のピストン部に比べて熱負荷に対する耐性が大
幅に向上し、ピストン部の摩耗を防ぐことができた。し
かも、線膨張率α1とα2との差は約２×１０-6／Ｋであ
るが故に、高温下の内燃機関にて使用したときでも、線
膨張率の差に起因したピストン部の損傷発生を防止する
ことができた。
ミニウム−アルミニウム系複合材料の製造方法に基づ
き、自動車の内燃機関用のシリンダブロックを作製し
た。得られたシリンダブロックは高い耐摩耗性を有して
いた。また、実施の形態２の窒化アルミニウム−アルミ
ニウム系複合材料の製造方法に基づき、自動車の内燃機
関用のピストン部を作製した。尚、母材の表面を窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）から成る被覆層で被覆した。被覆
方法として真空溶射法を採用した。得られたピストン部
は、従来のピストン部に比べて熱負荷に対する耐性が大
幅に向上し、ピストン部の摩耗を防ぐことができた。し
かも、線膨張率α1とα2との差は約２×１０-6／Ｋであ
るが故に、高温下の内燃機関にて使用したときでも、線
膨張率の差に起因したピストン部の損傷発生を防止する
ことができた。
【００３５】（実施の形態６）実施の形態２の窒化アル
ミニウム−アルミニウム系複合材料の製造方法に基づ
き、自動車の内燃機関用の自動燃料噴射装置の制御用電
子部品を実装するための基板を作製した。得られた基板
は、高い熱伝導率を有し、しかも高い耐久性を有してお
り、基板の信頼性が大幅に向上した。。
ミニウム−アルミニウム系複合材料の製造方法に基づ
き、自動車の内燃機関用の自動燃料噴射装置の制御用電
子部品を実装するための基板を作製した。得られた基板
は、高い熱伝導率を有し、しかも高い耐久性を有してお
り、基板の信頼性が大幅に向上した。。
【００３６】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。発明の実施の形態にて説明した本発明の窒化アルミ
ニウム−アルミニウム系複合材料や母材の作製条件は例
示であり、適宜変更することができる。また、発明の実
施の形態にて説明した本発明の窒化アルミニウム−アル
ミニウム系複合材料の適用分野も例示であり、制震性を
利用したロボットのアームや、高い熱伝導率と高耐久性
を利用した複写機のトナー定着（現像）ロール、あるい
はロケット用部品等の宇宙科学分野等、広い技術分野へ
の応用が可能である。
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。発明の実施の形態にて説明した本発明の窒化アルミ
ニウム−アルミニウム系複合材料や母材の作製条件は例
示であり、適宜変更することができる。また、発明の実
施の形態にて説明した本発明の窒化アルミニウム−アル
ミニウム系複合材料の適用分野も例示であり、制震性を
利用したロボットのアームや、高い熱伝導率と高耐久性
を利用した複写機のトナー定着（現像）ロール、あるい
はロケット用部品等の宇宙科学分野等、広い技術分野へ
の応用が可能である。
【００３７】
【発明の効果】本発明により、耐熱性、耐酸化性、耐腐
食性に優れ、且つ、高い熱伝導率と低い線膨張率を有す
ることが要求される構造体の部分や部品あるいは製品の
素材として好適に利用され得る窒化アルミニウム−アル
ミニウム系複合材料を安価に提供することが可能とな
る。また、本発明の第１若しくは第３の態様に係る窒化
アルミニウム−アルミニウム系複合材料の製造方法を採
用すれば、複合材料等にクラックが発生することを確実
に防止することができ、複合材料の製造歩留まりの向上
を図ることができる。尚、溶融アルミニウム系材料への
ケイ素の添加割合により複合材料等の線膨張率の制御を
行うことができるが故に、或る程度、所望の線膨張率を
有する複合材料等を製造することが可能である。
食性に優れ、且つ、高い熱伝導率と低い線膨張率を有す
ることが要求される構造体の部分や部品あるいは製品の
素材として好適に利用され得る窒化アルミニウム−アル
ミニウム系複合材料を安価に提供することが可能とな
る。また、本発明の第１若しくは第３の態様に係る窒化
アルミニウム−アルミニウム系複合材料の製造方法を採
用すれば、複合材料等にクラックが発生することを確実
に防止することができ、複合材料の製造歩留まりの向上
を図ることができる。尚、溶融アルミニウム系材料への
ケイ素の添加割合により複合材料等の線膨張率の制御を
行うことができるが故に、或る程度、所望の線膨張率を
有する複合材料等を製造することが可能である。
【図１】本発明の第１の態様に係る窒化アルミニウム−
アルミニウム系複合材料の製造方法を説明するための容
器等の模式図である。
アルミニウム系複合材料の製造方法を説明するための容
器等の模式図である。
【図２】図１に引き続き、本発明の第１の態様に係る窒
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料の製造方法を
説明するための容器等の模式図である。
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料の製造方法を
説明するための容器等の模式図である。
【図３】本発明の第２の態様に係る窒化アルミニウム−
アルミニウム系複合材料の製造方法によって製造された
窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料の模式的な
断面図である。
アルミニウム系複合材料の製造方法によって製造された
窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料の模式的な
断面図である。
【図４】本発明の第３の態様に係る窒化アルミニウム−
アルミニウム系複合材料の製造方法を説明するための容
器等の模式図である。
アルミニウム系複合材料の製造方法を説明するための容
器等の模式図である。
【図５】図４に引き続き、本発明の第３の態様に係る窒
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料の製造方法を
説明するための容器等の模式図である。
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料の製造方法を
説明するための容器等の模式図である。
１０・・・容器、１１・・・窒化アルミニウム粉末、１
２・・・プレス機、１３・・・溶融（溶湯）アルミニウ
ム系材料、１４・・・ケイ素、１５・・・母材、１６・
・・被覆層、２０・・・プリフォーム
２・・・プレス機、１３・・・溶融（溶湯）アルミニウ
ム系材料、１４・・・ケイ素、１５・・・母材、１６・
・・被覆層、２０・・・プリフォーム
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 信幸 静岡県沼津市足高尾上232−26 株式会社 エーエムテクノロジー内
Claims (24)
- 【請求項１】溶湯加圧装置内に配設した容器内に窒化ア
ルミニウム粉末を入れ、次いで、容器内の窒化アルミニ
ウム粉末に圧力を加えた後、溶融アルミニウム系材料を
容器内に流し込み、その後、容器内の溶融アルミニウム
系材料を加圧することによって窒化アルミニウム粉末間
にアルミニウム系材料を充填することを特徴とする窒化
アルミニウム−アルミニウム系複合材料の製造方法。 - 【請求項２】ケイ素を添加した溶融アルミニウム系材料
を容器内に流し込むことを特徴とする請求項１に記載の
窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料の製造方
法。 - 【請求項３】（イ）溶湯加圧装置内に配設した容器内に
窒化アルミニウム粉末を入れ、次いで、容器内の窒化ア
ルミニウム粉末に圧力を加えた後、溶融アルミニウム系
材料を容器内に流し込み、その後、容器内の溶融アルミ
ニウム系材料を加圧することによって窒化アルミニウム
粉末間にアルミニウム系材料を充填することで母材を作
製する工程と、 （ロ）該母材の表面をセラミックス材料から成る被覆層
で被覆する工程、から成ることを特徴とする窒化アルミ
ニウム−アルミニウム系複合材料の製造方法。 - 【請求項４】工程（イ）において、ケイ素を添加した溶
融アルミニウム系材料を容器内に流し込むことを特徴と
する請求項３に記載の窒化アルミニウム−アルミニウム
系複合材料の製造方法。 - 【請求項５】母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／
Ｋ］、被覆層を構成するセラミックス材料の線膨張率を
α2［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、（α1−３）≦α
2≦（α1＋３）を満足することを特徴とする請求項３又
は請求項４に記載の窒化アルミニウム−アルミニウム系
複合材料の製造方法。 - 【請求項６】被覆層を構成するセラミックス材料はＡｌ
2Ｏ3又は窒化アルミニウムであることを特徴とする請求
項３に記載の窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材
料の製造方法。 - 【請求項７】窒化アルミニウム粉末を焼成して得られた
プリフォームを溶湯加圧装置内に配設した容器内に収納
し、次いで、溶融アルミニウム系材料を容器内に流し込
み、その後、容器内の溶融アルミニウム系材料を加圧す
ることによってプリフォームの気孔中にアルミニウム系
材料を充填することを特徴とする窒化アルミニウム−ア
ルミニウム系複合材料の製造方法。 - 【請求項８】ケイ素を添加した溶融アルミニウム系材料
を容器内に流し込むことを特徴とする請求項７に記載の
窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料の製造方
法。 - 【請求項９】（イ）窒化アルミニウム粉末を焼成して得
られたプリフォームを溶湯加圧装置内に配設した容器内
に収納し、次いで、溶融アルミニウム系材料を容器内に
流し込み、その後、容器内の溶融アルミニウム系材料を
加圧することによってプリフォームの気孔中にアルミニ
ウム系材料を充填することで母材を作製する工程と、 （ロ）該母材の表面をセラミックス材料から成る被覆層
で被覆する工程、から成ることを特徴とする窒化アルミ
ニウム−アルミニウム系複合材料の製造方法。 - 【請求項１０】工程（イ）において、ケイ素を添加した
溶融アルミニウム系材料を容器内に流し込むことを特徴
とする請求項９に記載の窒化アルミニウム−アルミニウ
ム系複合材料の製造方法。 - 【請求項１１】母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／
Ｋ］、被覆層を構成するセラミックス材料の線膨張率を
α2［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、（α1−３）≦α
2≦（α1＋３）を満足することを特徴とする請求項９又
は請求項１０に記載の窒化アルミニウム−アルミニウム
系複合材料の製造方法。 - 【請求項１２】被覆層を構成するセラミックス材料はＡ
ｌ2Ｏ3又は窒化アルミニウムであることを特徴とする請
求項９に記載の窒化アルミニウム−アルミニウム系複合
材料の製造方法。 - 【請求項１３】溶湯加圧装置内に配設した容器内に窒化
アルミニウム粉末を入れ、次いで、容器内の窒化アルミ
ニウム粉末に圧力を加えた後、溶融アルミニウム系材料
を容器内に流し込み、その後、容器内の溶融アルミニウ
ム系材料を加圧することによって窒化アルミニウム粉末
間にアルミニウム系材料を充填することで製造されるこ
とを特徴とする窒化アルミニウム−アルミニウム系複合
材料。 - 【請求項１４】ケイ素を添加した溶融アルミニウム系材
料を容器内に流し込むことを特徴とする請求項１３に記
載の窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料。 - 【請求項１５】（イ）溶湯加圧装置内に配設した容器内
に窒化アルミニウム粉末を入れ、次いで、容器内の窒化
アルミニウム粉末に圧力を加えた後、溶融アルミニウム
系材料を容器内に流し込み、その後、容器内の溶融アル
ミニウム系材料を加圧することによって窒化アルミニウ
ム粉末間にアルミニウム系材料を充填することで得られ
た母材、及び（ロ）該母材の表面を被覆したセラミック
ス材料から成る被覆層、から成ることを特徴とする窒化
アルミニウム−アルミニウム系複合材料。 - 【請求項１６】ケイ素を添加した溶融アルミニウム系材
料を容器内に流し込むことを特徴とする請求項１５に記
載の窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料。 - 【請求項１７】母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／
Ｋ］、被覆層を構成するセラミックス材料の線膨張率を
α2［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、（α1−３）≦α
2≦（α1＋３）を満足することを特徴とする請求項１５
又は請求項１６に記載の窒化アルミニウム−アルミニウ
ム系複合材料。 - 【請求項１８】被覆層を構成するセラミックス材料はＡ
ｌ2Ｏ3又は窒化アルミニウムであることを特徴とする請
求項１５に記載の窒化アルミニウム−アルミニウム系複
合材料。 - 【請求項１９】窒化アルミニウム粉末を焼成して得られ
たプリフォームを溶湯加圧装置内に配設した容器内に収
納し、次いで、溶融アルミニウム系材料を容器内に流し
込み、その後、容器内の溶融アルミニウム系材料を加圧
することによってプリフォームの気孔中にアルミニウム
系材料を充填することで製造されることを特徴とする窒
化アルミニウム−アルミニウム系複合材料。 - 【請求項２０】ケイ素を添加した溶融アルミニウム系材
料を容器内に流し込むことを特徴とする請求項１９に記
載の窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料。 - 【請求項２１】（イ）窒化アルミニウム粉末を焼成して
得られたプリフォームを溶湯加圧装置内に配設した容器
内に収納し、次いで、溶融アルミニウム系材料を容器内
に流し込み、その後、容器内の溶融アルミニウム系材料
を加圧することによってプリフォームの気孔中にアルミ
ニウム系材料を充填することで得られた母材、及び、 （ロ）該母材の表面を被覆したセラミックス材料から成
る被覆層、から成ることを特徴とする窒化アルミニウム
−アルミニウム系複合材料。 - 【請求項２２】ケイ素を添加した溶融アルミニウム系材
料を容器内に流し込むことを特徴とする請求項２１に記
載の窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料。 - 【請求項２３】母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／
Ｋ］、被覆層を構成するセラミックス材料の線膨張率を
α2［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、（α1−３）≦α
2≦（α1＋３）を満足することを特徴とする請求項２１
又は請求項２２に記載の窒化アルミニウム−アルミニウ
ム系複合材料。 - 【請求項２４】被覆層を構成するセラミックス材料はＡ
ｌ2Ｏ3又は窒化アルミニウムであることを特徴とする請
求項２１に記載の窒化アルミニウム−アルミニウム系複
合材料。
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