JPH11199343A - Preformed product for compounding compounded member using the same and their production - Google Patents
Preformed product for compounding compounded member using the same and their productionInfo
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- JPH11199343A JPH11199343A JP430698A JP430698A JPH11199343A JP H11199343 A JPH11199343 A JP H11199343A JP 430698 A JP430698 A JP 430698A JP 430698 A JP430698 A JP 430698A JP H11199343 A JPH11199343 A JP H11199343A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、軽金属母材の所要
部位に強化材を複合化してなる部分複合化部材の強化材
として用いられる複合化用予備成形体及び当該予備成形
体の製造方法及び当該予備成形体を用いた複合化部材及
びその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite preform used as a reinforcing material for a partially composite member obtained by compounding a reinforcing material at a required portion of a light metal base material, a method of manufacturing the preform, and a method of manufacturing the preform. The present invention relates to a composite member using the preform and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】軽金属を母材とし、これを強化材で強化
してなる複合化部材の製造方法としては、母材となる軽
金属粉末と強化材用粒子とを混合し、ホットプレス法等
で加圧成形する方法がある。しかし、この方法は製造工
程が複雑な上に、部材全体を強化することとなる。近
年、強化が要求される部分だけ複合化する方法として、
まず、所定形状に成形された連通気孔体タイプの多孔質
である予備成形体を製造し、この予備成形体を軽金属の
溶湯に浸漬し、溶湯を加圧することにより該予備成形体
の気孔内に軽金属を含浸させるという複合化方法が提案
され、当該方法に用いられる予備成形体及びその製造方
法が種々提案されている。2. Description of the Related Art As a method for producing a composite member in which a light metal is used as a base material and reinforced with a reinforcing material, a light metal powder to be a base material and particles for the reinforcing material are mixed, and hot pressing is performed. There is a method of pressure molding. However, this method complicates the manufacturing process and strengthens the entire member. In recent years, as a method of compounding only the parts where reinforcement is required,
First, a porous preformed body of a continuous vent body type molded into a predetermined shape is manufactured, and this preformed body is immersed in a molten metal of light metal, and the molten metal is pressurized to form pores in the preformed body. A composite method of impregnating with a light metal has been proposed, and various preforms used in the method and methods for producing the same have been proposed.
【０００３】例えば、特開平５−３３９６０５号公報に
金属粉末又は金属化合物粉末を分散媒に加えて調製した
スラリー液を、発泡樹脂体に塗着含浸させ、次いで乾燥
焼成して、スラリーが塗着含浸した発泡樹脂体の樹脂部
分を焼失させることによりスラリー液の金属粉末を焼結
させるという金属多孔体からなる予備成形体の製造方法
が提案されている。For example, a slurry prepared by adding a metal powder or a metal compound powder to a dispersion medium disclosed in JP-A-5-339605 is applied to a foamed resin body, impregnated with the slurry, and then dried and fired to obtain a slurry. There has been proposed a method for producing a preform made of a porous metal body, in which the resin portion of the impregnated foamed resin body is burned off to sinter the metal powder of the slurry liquid.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記方法で得られる予
備成形体の構造は、発泡樹脂体が有している骨格構造が
投影されたものとなる。従って、複合化部材の特性を向
上するために強化材の占める体積率を上げる場合、発泡
樹脂体の発泡率を下げることになるが、発泡率の低下は
形成される個々の気孔の大きさが小さくなるだけでな
く、空孔の個数の減少ももたらす。逆に、空孔率を上げ
る場合、空孔の割合だけでなく個々の空孔が大きくな
り、結局気孔の分散状態の均一性の低下につながり、結
果として複合化部材の特性、特に摩耗特性について、強
化材の体積率に見合った効果が得られない。The structure of the preformed body obtained by the above method is a projection of the skeleton structure of the foamed resin body. Therefore, when increasing the volume ratio occupied by the reinforcing material in order to improve the characteristics of the composite member, the expansion ratio of the foamed resin body is reduced, but the reduction in the expansion ratio is caused by the size of the individual pores formed. Not only is the size reduced, but also the number of holes is reduced. Conversely, when increasing the porosity, not only the percentage of vacancies but also individual porosity increases, leading to a decrease in the uniformity of the dispersed state of pores, and as a result, the characteristics of the composite member, especially the wear characteristics However, the effect corresponding to the volume ratio of the reinforcing material cannot be obtained.
【０００５】また、金属粒子を焼結して金属多孔体を製
造する場合、金属粒子の酸化を抑制する一方、発泡樹脂
体を構成する炭素原子及び水素原子をＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ、
Ｈ2等として焼失させる必要があるため、一般に焼結条
件の設定が難しく、複合化部材の製造コスト低減の支障
となっている。When a porous metal body is manufactured by sintering metal particles, oxidation of the metal particles is suppressed, and carbon atoms and hydrogen atoms constituting the foamed resin body are converted into CO 2 , H 2 O,
Since it is necessary to burn off H 2 or the like, it is generally difficult to set the sintering conditions, which hinders the reduction of the manufacturing cost of the composite member.
【０００６】本出願人は、このような問題を解決するた
めに、発泡樹脂体のように予め成形された多孔質体を用
いることなく、且つ金属粉末に代えて、セラミックスを
用いた複合化用予備成形体を製造することを検討してい
る。そして、セラミックス粒子、ウィスカ、及び焼失性
粒子を分散させたスラリー液を濾過して得られた脱液体
部材を加熱して、前記セラミックス粒子を焼結させると
ともに、前記焼失性粒子を焼失させるという複合化用予
備成形体の製造方法を出願している（特願平８−３３１
５７８号）。[0006] In order to solve such a problem, the present applicant has developed a composite material using ceramics instead of a metal powder without using a preformed porous body such as a foamed resin body. We are considering manufacturing preforms. Then, the ceramic particles, whiskers, and a slurry liquid in which the burnable particles are dispersed are heated, and a liquid removing member obtained by filtering is heated to sinter the ceramic particles and burn out the burnable particles. Of a method for producing a preform for chemical conversion (Japanese Patent Application No. 8-331).
No. 578).
【０００７】当該方法により製造される複合化予備成形
体は、脱液体部材において存在していたセラミックス粒
子間の間隙、セラミックス粒子とウィスカとの間隙、並
びに焼失性粒子が焼失したことにより形成される空隙が
気孔となった予備成形体である。脱液体部材には、セラ
ミックス粒子、ウィスカ、焼失性粒子がほぼ均一的に分
散し、しかもセラミックス粒子間の間隙、セラミックス
粒子とウィスカとの間隙、並びに焼失性粒子が焼失した
ことにより形成される空隙は、発泡樹脂体中の気孔に比
べて小さい。よって、従来の製造方法により形成される
予備成形体よりも微小な空孔が均一的に存在する緻密な
多孔質構造を有する予備成形体を製造することができ
る。また、セラミックス粒子やウィスカの焼結条件は、
金属粉末の焼結条件のように厳しくないので、予備成形
体の製造コスト、ひいては複合化部材の製造コストの低
減に繋がる。[0007] The composite preform manufactured by the method is formed by the gap between the ceramic particles, the gap between the ceramic particles and the whisker, and the burnable particles that have been present in the liquid removing member. This is a preformed body in which voids are pores. In the liquid removing member, ceramic particles, whiskers, and burnable particles are almost uniformly dispersed, and a gap formed between the ceramic particles, a gap between the ceramic particles and the whisker, and a void formed by burning of the burnable particles. Are smaller than the pores in the foamed resin body. Therefore, it is possible to manufacture a preform having a dense porous structure in which fine pores are uniformly present as compared with the preform formed by the conventional manufacturing method. The sintering conditions for ceramic particles and whiskers are as follows:
Since it is not as strict as the sintering condition of the metal powder, it leads to a reduction in the manufacturing cost of the preform and, in turn, the manufacturing cost of the composite member.
【０００８】しかし、一般にウィスカはセラミック粒子
と比べて高価であるため、予備成形体、ひいては複合化
部材の製造コストの更なる低減のためには、ウィスカを
用いることなく、微小な空孔が均一的に存在する予備成
形体の製造方法の開発が望まれる。However, since whiskers are generally more expensive than ceramic particles, in order to further reduce the production cost of the preform and, consequently, the composite member, fine pores can be uniformly formed without using whiskers. It is desired to develop a method for producing a preformed body which is present in some cases.
【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、ウィスカを用
いることなく、セラミックス粒子を主体として、微小な
空孔が均一的に存在する複合化用予備成形体、及びその
予備成形体を用いた複合化部材、及びこれらの製造方法
を提供することにある。The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a composite in which fine pores are uniformly formed mainly of ceramic particles without using whiskers. An object of the present invention is to provide a preform for chemical conversion, a composite member using the preform, and a method for producing the same.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の複合
化用予備成形体の第１の製造方法は、易焼結性セラミッ
クス粒子及び焼失性粒子が均一に混合された混合体を加
熱して、前記焼失性粒子を焼失させるとともに、前記易
焼結性セラミックス粒子を焼結させる工程を含むことを
特徴とする。第２の製造方法は、易焼結性セラミックス
粒子、難焼結性セラミックス粒子及び焼失性粒子が均一
に混合された混合体を、前記易焼結性セラミックス粒子
が焼結できる温度まで加熱して、前記焼失性粒子を焼失
させる工程を含むことを特徴とする。上記製造方法にお
いて、前記焼失性粒子は、黒鉛粉末であることが好まし
く、粒径は１〜２５０μｍであることが好ましい。That is, a first method of manufacturing a preform for composite according to the present invention comprises heating a mixture in which sinterable ceramic particles and burnable particles are uniformly mixed. And burning the burnable particles and sintering the easily sinterable ceramic particles. The second production method comprises heating a mixture in which the easily sinterable ceramic particles, the hardly sinterable ceramic particles and the burnable particles are uniformly mixed to a temperature at which the easily sinterable ceramic particles can be sintered. And burning the burnable particles. In the above production method, the burnable particles are preferably graphite powder, and preferably have a particle size of 1 to 250 μm.
【００１１】本発明の複合化用予備成形体は、上記本発
明の製造方法で製造されるものである。すなわち、主と
して第１の製造方法で製造される複合化用予備成形体
は、易焼結性セラミックス粒子の焼結体で構成され、且
つ連通気孔を有する多孔質体であることを特徴とする。
主として第２の製造方法で製造される複合化用予備成形
体は、易焼結性セラミックス粒子及び難焼結性セラミッ
クス粒子を含む焼結体で構成され、且つ連通気孔を有す
る多孔質体であることを特徴とする。The composite preform of the present invention is produced by the above-mentioned production method of the present invention. That is, the preform for composite manufactured mainly by the first manufacturing method is characterized in that it is a porous body composed of a sintered body of easily sinterable ceramic particles and having communicating pores.
The preform for compounding mainly manufactured by the second manufacturing method is a porous body composed of a sintered body containing easily sinterable ceramic particles and hardly sinterable ceramic particles, and having continuous vents. It is characterized by the following.
【００１２】上記本発明の複合化用予備成形体におい
て、前記易焼結性セラミックス粒子は、ＴｉＯ2 である
ことが好ましく、また、前記易焼結性セラミックス粒子
の粒径は、０．１〜１０μｍであることが好ましい。ま
た、前記難焼結性セラミックス粒子は、前記易焼結性セ
ラミックス粒子よりも融点が高く、且つ粒径が大きいセ
ラミックス粒子であることが好ましく、具体的には、Ｓ
ｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、及びＺｒＯ2 よりなる群
から選ばれる少なくとも１種で、粒径は、０．１〜１０
０μｍであることが好ましい。さらに、本発明の複合化
用予備成形体を構成する焼結体には、さらに無機バイン
ダーが含まれていることが好ましい。In the composite preform of the present invention, the easily sinterable ceramic particles are preferably TiO 2 , and the particle size of the easily sinterable ceramic particles is 0.1 to 10%. It is preferably 10 μm. Preferably, the hardly sinterable ceramic particles are ceramic particles having a higher melting point and a larger particle size than the easily sinterable ceramic particles.
at least one selected from the group consisting of iC, Al 2 O 3 , SiO 2 , and ZrO 2 ;
It is preferably 0 μm. Further, the sintered body constituting the composite preform of the present invention preferably further contains an inorganic binder.
【００１３】また、複合化用予備成形体全体に占めるセ
ラミックスの体積率が、１２〜２５ｖｏｌ％であること
が好ましく、セラミックスが易焼結性セラミックスと難
焼結性セラミックスとから構成されている場合には、易
焼結性セラミックス粒子に対する難焼結性セラミックス
粒子の体積率が７０ｖｏｌ％以下であることが好まし
い。It is preferable that the volume ratio of the ceramics in the whole preform for composite is 12 to 25 vol%, and the ceramics are composed of easily sinterable ceramics and hardly sinterable ceramics. Preferably, the volume ratio of the hardly sinterable ceramic particles to the easily sinterable ceramic particles is 70 vol% or less.
【００１４】本発明の複合化部材の製造方法は、上記本
発明の複合化用予備成形体に、軽金属の溶湯を充填する
工程を含むことを特徴とする。The method of manufacturing a composite member according to the present invention is characterized by including a step of filling a light metal melt into the composite preform of the present invention.
【００１５】本発明の複合化部材は、上記本発明の複合
化部材の製造方法により製造されるもので、本発明の複
合化用予備成形体の気孔部分に軽金属が充填されている
ことを特徴とする。The composite member of the present invention is manufactured by the above-described method of manufacturing a composite member of the present invention, and is characterized in that light metal is filled in the pores of the preform for composite of the present invention. And
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】本発明に係る複合化用予備成形体
を、製造方法とともに説明する。まず、本発明の第１の
製造方法について説明する。第１の製造方法では、ま
ず、易焼結性セラミックス粒子及び焼失性粒子が均一に
混合された混合体を作成する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A preform for composite according to the present invention will be described together with a production method. First, a first manufacturing method of the present invention will be described. In the first manufacturing method, first, a mixture in which easily sinterable ceramic particles and burnable particles are uniformly mixed is prepared.
【００１７】混合体は、図１に示すように易焼結性セラ
ミックス粒子１と焼失性粒子２とがほぼ最密充填状態と
なっている。よって、図１中、３は易焼結性セラミック
ス粒子１間の間隙、易焼結性セラミックス粒子１と焼失
性粒子２との間隙である。In the mixture, as shown in FIG. 1, the easily sinterable ceramic particles 1 and the burnable particles 2 are almost in a close-packed state. Therefore, in FIG. 1, reference numeral 3 denotes a gap between the easily sinterable ceramic particles 1 and a gap between the easily sinterable ceramic particles 1 and the burnable particles 2.
【００１８】上記易焼結性セラミックス粒子１とは、焼
結し易いセラミックスの粒子のことで、具体的には１７
００℃以下で焼結できるセラミック粒子であればよい
が、コストの点からＴｉＯ2 が好ましく用いられる。本
発明に用いられるＴｉＯ2 は、顔料としてよく用いられ
るルチル型の酸化チタンである。この酸化チタンは、モ
ース硬度が７程度で、加工し易く、耐摩耗性にも優れて
いるため、複合化部材の強化材として好適である。The above-mentioned easily sinterable ceramic particles 1 are ceramic particles which are easily sintered, and more specifically, 17 particles.
Any ceramic particles that can be sintered at a temperature of 00 ° C. or less may be used, but TiO 2 is preferably used in terms of cost. The TiO 2 used in the present invention is a rutile type titanium oxide often used as a pigment. This titanium oxide has a Mohs' hardness of about 7, is easy to process, and has excellent wear resistance, and thus is suitable as a reinforcing material for a composite member.
【００１９】また、易焼結性粒子１の粒径は、易焼結性
粒子１の種類にもよるが、０．１〜１０．０μｍである
ことが好ましい。０．１μｍ未満のセラミックス粒子で
は、混合体の作成が困難となり、１０μｍを超えると粒
子の表面エネルギーの低下から、焼結しにくくなるから
である。The particle size of the easily sinterable particles 1 is preferably 0.1 to 10.0 μm, though it depends on the kind of the easily sinterable particles 1. This is because it is difficult to form a mixture with ceramic particles having a particle diameter of less than 0.1 μm, and it becomes difficult to sinter the particles having a particle diameter of more than 10 μm because of a decrease in surface energy.
【００２０】上記焼失性粒子２とは、焼結温度で焼失し
てしまう粒子で、得られる予備成形体の気孔部分を形成
することになる。焼失粒子２としては、ポリプロピレン
粒子、ポリエチレン粒子、ポリアクリルアミド粒子等の
樹脂粉末、黒鉛粉末などが挙げられる。これらのうち、
焼失し易さの点から黒鉛粉末が好ましく用いられる。The burnable particles 2 are particles that are burned off at the sintering temperature, and form pores of the obtained preformed body. Examples of the burnt particles 2 include resin powder such as polypropylene particles, polyethylene particles, and polyacrylamide particles, and graphite powder. Of these,
Graphite powder is preferably used from the viewpoint of easiness of burning.
【００２１】また、焼失性粒子２の大きさは、１μｍ以
上、特に３０μｍ以上で、２５０μｍ以下、特に１００
μｍ以下であることが好ましい。焼失性粒子が大きくな
りすぎると、焼失に時間がかかる上に、予備成形体に形
成される空孔が大きくなりすぎて最終的に形成される複
合化部材の均一化に影響するからである。一方、１μｍ
未満では、焼失性粒子２の焼失により形成される空孔部
分が、該焼失性粒子２の周囲に付着していた焼結性セラ
ミックス粒子の焼結時の体積収縮に利用される等の理由
から、多孔質の形成がうまくゆかないからである。The size of the burnable particles 2 is 1 μm or more, especially 30 μm or more, and 250 μm or less, especially 100 μm or less.
It is preferably not more than μm. If the burnable particles are too large, it takes a long time to burn off, and the pores formed in the preform become too large, which affects the uniformity of the composite member finally formed. On the other hand, 1 μm
If it is less than 1, the pores formed by burning out the burnable particles 2 are used for volume shrinkage of the sinterable ceramic particles attached around the burnable particles 2 during sintering. This is because the formation of the porous material does not go well.
【００２２】前記混合体における焼失性粒子２の割合
は、複合化部材全体に対する強化材、すなわち易焼結性
セラミックスの体積率（Ｖｆ％）に応じて選択すればよ
い。焼失性粒子の割合が増加する程、予備成形体におけ
るセラミックスの占有割合、換言すると複合化部材にお
ける強化材の体積率（Ｖｆ％）の低下となって、複合化
部材の強度が低下することになる。ここで、複合化用予
備成形体は、複合化部材を製造するために、高圧鋳造に
耐えられる程度の強度を備えている必要があるので、少
なくとも強化材の体積率（Ｖｆ％）が１０％程度を確保
できるように、焼失性粒子２の混合割合を選択する必要
がある。ここで、混合体における粒子が占める体積率
は、粒径にもよるが、最密充填された場合であっても一
般に４０％程度が限界である。よって、焼失性粒子２と
易焼結性セラミックス粒子１との含有割合は、体積比
（セラミックス粒子：焼失性粒子）が１０：３０〜２
５：１５程度であることが好ましい。このような割合で
配合することにより、複合化部材に対する強化材の体積
率（Ｖｆ％）を１０〜２５ｖｏｌ％程度とすることがで
きる。The proportion of the burnable particles 2 in the mixture may be selected according to the volume ratio (Vf%) of the reinforcing material, ie, the easily sinterable ceramics, to the entire composite member. As the proportion of the burnable particles increases, the occupation ratio of the ceramics in the preform, that is, the volume ratio (Vf%) of the reinforcing material in the composite member decreases, and the strength of the composite member decreases. Become. Here, in order to manufacture a composite member, the composite preform needs to have strength enough to withstand high-pressure casting, so that at least the volume ratio (Vf%) of the reinforcing material is 10%. It is necessary to select the mixing ratio of the burnable particles 2 so that the degree can be secured. Here, the volume ratio occupied by the particles in the mixture depends on the particle size, but is generally limited to about 40% even in the case of closest packing. Therefore, the content ratio of the burnable particles 2 to the easily sinterable ceramic particles 1 is such that the volume ratio (ceramic particles: burnable particles) is 10:30 to 2
The ratio is preferably about 5:15. By blending at such a ratio, the volume ratio (Vf%) of the reinforcing material to the composite member can be made about 10 to 25 vol%.
【００２３】ここで、Ｖｆは、焼結前の状態の混合体の
見かけの密度と、予備成形体の気孔に軽金属を含浸させ
て得られる複合化部材の密度に基づいて算出した割合で
ある。Here, Vf is a ratio calculated based on the apparent density of the mixture before sintering and the density of the composite member obtained by impregnating the pores of the preform with a light metal.
【００２４】尚、上記混合体には、易焼結性セラミック
ス粒子１及び焼失性粒子２の他に、必要に応じて無機バ
インダー、凝集剤、その他の添加剤が含有され得る。The mixture may contain an inorganic binder, a coagulant, and other additives as required, in addition to the easily sinterable ceramic particles 1 and the burnable particles 2.
【００２５】無機バインダーは焼結助剤として配合され
るもので、具体的には、シリカゾルやアルミナゾル等の
コロイド物質が用いられる。また、凝集剤としては、ポ
リアクリルアミド樹脂などが挙げられる。さらにその他
の添加剤としては硫酸アンモニウムなどが挙げられる。The inorganic binder is blended as a sintering aid, and specifically, a colloidal substance such as silica sol or alumina sol is used. In addition, examples of the coagulant include polyacrylamide resin. Further, other additives include ammonium sulfate and the like.
【００２６】以上のような構成を有する混合体を作製す
る方法は、含有される粒子を均一に混合して最密充填状
態が得られる方法であれば特に限定しないが、容易にそ
のような混合体が得られる方法として、例えば、本出願
人が先に出願した特願平８−３３１５７８号に記載の方
法を採用することができる。The method for producing the mixture having the above-mentioned structure is not particularly limited as long as the particles contained therein can be uniformly mixed to obtain a close-packed state. As a method for obtaining a body, for example, a method described in Japanese Patent Application No. 8-331578 previously filed by the present applicant can be adopted.
【００２７】すなわち、易焼結性セラミックス粒子及び
焼失性粒子、及び無機バインダーなどの必要に応じて含
有される添加剤を、水等の分散媒に混合してスラリーを
調製し、このスラリーを所定形状を有する容器に入れて
吸引濾過等により脱水して脱液体物を得る。濾過により
得られた脱液体物を、パンチ等で加圧して圧縮すれば、
各粒子が均一に混合されるとともに、ほぼ最密充填状態
となった混合体が容易に得られる。That is, additives, such as easily sinterable ceramic particles and burnable particles, and an inorganic binder, which are contained as necessary, are mixed with a dispersion medium such as water to prepare a slurry. It is placed in a container having a shape and dehydrated by suction filtration or the like to obtain a liquid-removed material. If the dewatered material obtained by filtration is compressed by pressing with a punch or the like,
The respective particles are uniformly mixed, and a mixture in a nearly close-packed state can be easily obtained.
【００２８】第１の製造方法は、以上のような構成を有
する混合体を、焼結することにより、易焼結性セラミッ
クスの焼結体からなる多孔質の予備成形体を得る方法で
ある。The first production method is a method of sintering a mixture having the above-described structure to obtain a porous preform made of a sintered body of easily sinterable ceramics.
【００２９】焼結温度は、易焼結性セラミックス粒子１
が焼結できる温度であればよい。使用するセラミックス
粒子が０．２〜１μｍのＴｉＯ2 の場合には、１０００
℃以上、好ましくは１０００〜１２００℃で、２時間程
度で焼結できる。尚、焼失性粒子２が黒鉛粉末の場合に
は、６００℃程度からＣＯ，ＣＯ2 となって系外へ放出
除去、すなわち焼失しはじめる。[0029] The sintering temperature is set to the easily sinterable ceramic particles 1
Any temperature can be used as long as it can be sintered. If the ceramic particles used are TiO 2 of 0.2 to 1 μm, 1000
Sintering can be performed at a temperature of at least 1000C, preferably at a temperature of 1000 to 1200C for about 2 hours. In the case where the burnable particles 2 are graphite powder, they become CO and CO 2 from about 600 ° C. and are released and removed from the system, that is, they start burning.
【００３０】このようにして得られる予備成形体は、図
２に示すように、易焼結性セラミックス粒子１が焼結に
より隣接の易焼結性セラミックス粒子１と融合一体化さ
れた状態のセラミックス５（図２中、斜線部分で示す）
を骨格としたもので、混合体においてセラミックス粒子
１間の間隙３、又はセラミックス粒子１と焼失性粒子２
との間隙３となっている部分、焼失性粒子２が存在して
いた部分（図２中、破線で囲まれた部分）が空孔となっ
た連通気孔タイプの多孔質構造となっている。そして、
複合化予備成形体全体に占めるセラミックス５の体積率
は、配合した焼失性粒子の量によるが、一般に１２〜２
５ｖｏｌ％程度となっている。As shown in FIG. 2, the preformed body obtained in this manner is a ceramic in which the easily sinterable ceramic particles 1 are fused and integrated with the adjacent easily sinterable ceramic particles 1 by sintering. 5 (indicated by hatching in FIG. 2)
And a gap 3 between the ceramic particles 1 in the mixture, or the ceramic particles 1 and the burnable particles 2
2 and a portion where the burnable particles 2 were present (a portion surrounded by a broken line in FIG. 2) have a continuous pore type porous structure in which pores are formed. And
The volume ratio of the ceramics 5 in the entire composite preform depends on the amount of the burnable particles mixed therein, but generally ranges from 12 to 2%.
It is about 5 vol%.
【００３１】尚、無機バインダー等の他の添加剤が配合
されていた場合には、セラミックス５部分とともに予備
成形体の骨格部分を形成することとなる。When other additives such as an inorganic binder are blended, the skeleton portion of the preform is formed together with 5 parts of the ceramic.
【００３２】このようにして製造される予備成形体は、
一般にセラミックス粒子の焼結に伴う体積収縮が、ウィ
スカを用いた場合より大きいという問題がある。つま
り、ウィスカは焼結前後でほとんど形状が変化せず、ウ
ィスカと混合したセラミックス粒子はウィスカの周囲で
焼結されることとなるため体積収縮はそれ程問題となら
ない。しかし、本発明の方法では、易焼結性セラミック
ス粒子１は焼結により隣接の粒子と融合することに伴っ
て体積収縮が起こる。この収縮率は、複合化部材に対す
る強化材の体積率（Ｖｆ）が大きくなる程、大きくな
る。従って、強化材の体積率（Ｖｆ）が大きい場合や体
積収縮が問題となる場合（例えば、寸法精度が要求され
る部材に用いられる複合化部材の場合など）には、次に
述べる第２の製造方法により得られる予備成形体を用い
ることが好ましい。The preform thus manufactured is
In general, there is a problem that volume shrinkage accompanying sintering of ceramic particles is larger than when whiskers are used. That is, the shape of the whisker hardly changes before and after sintering, and the ceramic particles mixed with the whisker are sintered around the whisker, so that the volume shrinkage is not a serious problem. However, in the method of the present invention, the easily sinterable ceramic particles 1 undergo volume shrinkage as they fuse with adjacent particles by sintering. This shrinkage rate increases as the volume ratio (Vf) of the reinforcing material to the composite member increases. Therefore, when the volume ratio (Vf) of the reinforcing material is large or volume shrinkage is a problem (for example, in the case of a composite member used for a member requiring dimensional accuracy), a second member described below is used. It is preferable to use a preform obtained by the production method.
【００３３】第２の製造方法は、易焼結性セラミックス
粒子、難焼結性セラミックス粒子及び焼失性粒子が均一
に混合された混合体を用いて焼結する方法である。すな
わち、第１の方法で用いた混合体において、更に難焼結
性セラミックス粒子が混合されたもので、具体的には図
３に示すような構造を有している。ここで、第２の方法
で用いる易焼結性セラミックス粒子１′及び焼失性粒子
２′の種類、並びに混合体の作成方法は、第１の方法と
同様である。また、混合体中、易焼結性セラミックス粒
子、難焼結性セラミックス粒子及び焼失性粒子以外に、
無機バインダー等の他の添加材を必要に応じて含有し得
ることも同様である。The second production method is a method of sintering using a mixture in which easily sinterable ceramic particles, hardly sinterable ceramic particles and burnable particles are uniformly mixed. That is, the mixture used in the first method is further mixed with hard-to-sinter ceramic particles, and specifically has a structure as shown in FIG. Here, the types of the easily sinterable ceramic particles 1 'and the burnable particles 2' used in the second method, and the method of preparing the mixture are the same as those in the first method. In addition, in the mixture, in addition to easily sinterable ceramic particles, hardly sinterable ceramic particles and burnable particles,
It is the same that other additives such as an inorganic binder can be contained as needed.
【００３４】図３中、難焼結性セラミックス粒子は７で
示されている。本発明に用いられる難焼結性セラミック
ス粒子７とは、易焼結性セラミックス粒子１′よりも融
点が高い、あるいは粒径が大きい、あるいはその化学的
性質等の理由から、易焼結性セラミックス粒子よりも焼
結されにくい粒子である。具体的には、融点が１７００
℃、特に２０００℃以上のセラミックス粒子であるＳｉ
Ｃ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＺｒＯ2 などが挙げられ、
これらのセラミックス粒子は１種類だけであってもよい
し、２種類以上混合して用いてもよく、複合化部材とし
て要求され特性に基づいて適宜選択すればよい。このよ
うな難焼結性セラミックス粒子７は、易焼結性セラミッ
クス粒子１′間に介在して、易焼結性セラミックス粒子
１′が焼結に際して体積収縮方向に移動するのを妨害す
る。In FIG. 3, the non-sinterable ceramic particles are indicated by 7. The hardly sinterable ceramic particles 7 used in the present invention are those having a higher melting point or a larger particle diameter than the easily sinterable ceramic particles 1 ′, or those having the same chemical properties as those of the easily sinterable ceramic particles 1 ′. Particles that are less likely to be sintered than particles. Specifically, the melting point is 1700
℃, especially 2000 ℃ or higher ceramic particles Si
C, Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 and the like.
One type of these ceramic particles may be used, or two or more types may be mixed and used, and may be appropriately selected based on characteristics required as a composite member. Such hardly sinterable ceramic particles 7 are interposed between the easily sinterable ceramic particles 1 ′ and hinder the movement of the easily sinterable ceramic particles 1 ′ in the direction of volume shrinkage during sintering.
【００３５】難焼結性セラミックス粒子７の粒径は、
０．１μｍ以上、特に１０μｍｍ以上で、１００μｍ以
下、特に５０μｍ以下であることが好ましい。０．１μ
ｍ未満では、難焼結性セラミックス粒子７が易焼結性セ
ラミックス粒子１′間の間隙３′に入り込んでしまうお
それがあるからである。難焼結性セラミックス粒子７
が、易焼結性セラミックス粒子１′間の間隙３に入り込
んでしまうと、隣接する易焼結性セラミックス粒子１′
同士の焼結、表面の融合一体化を妨害することができな
くなり、難焼結性セラミックス粒子７の混合による体積
収縮の防止効果が期待できなくなるからである。一方、
１００μｍを超えると、難焼結性セラミックス粒子７の
周囲に易焼結性セラミックス粒子１′が付着しにくくな
る。難焼結性セラミックス粒子７同士の焼結は起こらな
いので、難焼結性セラミックス粒子７の周囲に十分量の
易焼結性粒子１′が付着していないと、セラミックス粒
子同士の結合強度が不十分となり、ひいては予備成形体
としての強度低下を招くからである。The particle size of the non-sinterable ceramic particles 7 is
It is preferably 0.1 μm or more, particularly 10 μm or more, and 100 μm or less, particularly preferably 50 μm or less. 0.1μ
If it is less than m, the non-sinterable ceramic particles 7 may enter the gap 3 'between the easily sinterable ceramic particles 1'. Refractory ceramic particles 7
Enters the gap 3 between the easily sinterable ceramic particles 1 ′, the adjacent easily sinterable ceramic particles 1 ′.
This is because sintering of the particles and fusion of the surfaces cannot be prevented, and the effect of preventing volume shrinkage due to mixing of the non-sinterable ceramic particles 7 cannot be expected. on the other hand,
If it exceeds 100 μm, the easily sinterable ceramic particles 1 ′ hardly adhere around the hardly sinterable ceramic particles 7. Since the sintering of the non-sinterable ceramic particles 7 does not occur, the bonding strength between the ceramic particles is reduced unless a sufficient amount of the easily sinterable particles 1 ′ adhere to the periphery of the non-sinterable ceramic particles 7. This is because it becomes insufficient, and the strength of the preformed body is reduced.
【００３６】難焼結性セラミックス粒子７の含有割合
は、易焼結性セラミックス粒子１′に対する体積率が７
０ｖｏｌ％未満の範囲で、複合化部材に要求される特性
に応じて適宜選択すればよい。つまり、難焼結性セラミ
ックス粒子７の含有割合が大きくなる程、焼結に際して
の体積収縮率が小さくなるので、複合化部材の製造にあ
たっては寸法精度が向上する。一方、難焼結性セラミッ
クス粒子７の含有割合が大きくなる程、難焼結性セラミ
ックス粒子７による易焼結性セラミックス粒子１′の焼
結、すなわち融合一体化が妨害されるため、焼結体の結
合強度が低下し、予備成形体としての強度が低下するか
らである。ここで、複合化部材の製造にあたり、軽金属
の溶湯を高圧鋳造する場合に必要とされる圧縮強度は、
一般に０．８ＭＰａ以上である。複合化部材に対する強
化材（易焼結性セラミックス及び難焼結性セラミック
ス）の体積率（Ｖｆ％）の値が大きくなるほど、予備成
形体の強度は高くなるが、本発明で製造される予備成形
体の強化材体積率（Ｖｆ）は最大でも２５ｖｏｌ％程度
であることとの関係から、易焼結性セラミックス粒子に
対する難焼結性セラミックス粒子の体積率は、７０ｖｏ
ｌ％が上限であり、４０ｖｏｌ％以下とすることが好ま
しい。The content ratio of the non-sinterable ceramic particles 7 is such that the volume ratio with respect to the easily-sinterable ceramic particles 1 'is 7%.
What is necessary is just to select suitably within the range of less than 0 vol% according to the characteristic required of a composite member. In other words, as the content ratio of the hardly sinterable ceramic particles 7 increases, the volume shrinkage ratio during sintering decreases, so that the dimensional accuracy is improved in manufacturing the composite member. On the other hand, as the content ratio of the non-sinterable ceramic particles 7 increases, the sintering of the easily sinterable ceramic particles 1 ′ by the non-sinterable ceramic particles 7, that is, fusion and integration, is hindered. This is because the bonding strength of the preform decreases. Here, in the production of a composite member, the compressive strength required when high-pressure casting of a molten metal of light metal,
Generally, it is 0.8 MPa or more. Although the strength of the preform increases as the value of the volume ratio (Vf%) of the reinforcing material (easy sinterable ceramics and hardly sinterable ceramics) with respect to the composite member increases, the preform manufactured by the present invention increases. The volume ratio of the hardly sinterable ceramic particles to the easily sinterable ceramic particles is 70 vol.
1% is the upper limit, and is preferably set to 40% by volume or less.
【００３７】また、第２の製造方法で用いられる混合体
における焼失性粒子２′の割合は、第１の製造方法と同
様の理由から、セラミックス粒子（易焼結性セラミック
ス粒子１′と難焼結性セラミックス粒子７の総量）と焼
失性粒子２′との体積比（セラミックス粒子：焼失性粒
子）が１０：３０〜２５：１５程度であることが好まし
い。The ratio of the burnable particles 2 'in the mixture used in the second production method is determined by the same reason as in the first production method. It is preferable that the volume ratio (ceramic particles: burnable particles) of the total amount of the binding ceramic particles 7) to the burnable particles 2 'is about 10:30 to 25:15.
【００３８】以上のような構成を有する混合体を焼結す
る。第２の製造方法における焼結条件は、第１の方法の
焼結条件と同様である。すなわち、易焼結性セラミック
ス粒子１′が焼結し得る温度で、易焼結性セラミックス
粒子が酸化チタンの場合には１０００℃以上であればよ
い。The mixture having the above structure is sintered. The sintering conditions in the second manufacturing method are the same as those in the first method. That is, it is sufficient that the temperature is at a temperature at which the easily sinterable ceramic particles 1 'can be sintered, and when the easily sinterable ceramic particles are titanium oxide, the temperature is 1000 ° C. or higher.
【００３９】このような条件で加熱した場合、第１の製
造方法の場合と同様に、易焼結性セラミックス粒子１′
の表面が融けて隣接の易焼結性セラミックス粒子１′と
融合一体化し、難焼結性セラミックス粒子７は融合一体
化した易焼結性セラミックスに包囲されるようにして固
定される。また、焼失性粒子２′は、気体となって系外
に放出除去されて焼失してしまう。その結果、図４に示
すように、易焼結性セラミックス粒子１′が難焼結性セ
ラミックス粒子７間をつなぐように焼結されてなるセラ
ミックス８（図４中、斜線及び格子部分で示す）を骨格
としたもので、易焼結性セラミックス粒子１′間の間隙
３′、易焼結性セラミックス粒子１′と難焼結性セラミ
ックス粒子７との間隙３′、及び焼失性粒子２′が存在
していた部分（図４中、破線で囲まれた部分）が空孔と
なった多孔質構造となる。When heated under such conditions, the easily sinterable ceramic particles 1 'are formed in the same manner as in the first manufacturing method.
Are fused and integrated with the adjacent easily sinterable ceramic particles 1 ', and the hardly sinterable ceramic particles 7 are fixed so as to be surrounded by the fused and integrated easily sinterable ceramics. Further, the burnable particles 2 'are released as gas into the system, are removed, and are burned. As a result, as shown in FIG. 4, the ceramics 8 obtained by sintering the easily sinterable ceramic particles 1 'so as to connect the hardly sinterable ceramic particles 7 (shown by oblique lines and lattices in FIG. 4) The gap 3 'between the easily sinterable ceramic particles 1', the gap 3 'between the easily sinterable ceramic particles 1' and the hardly sinterable ceramic particles 7, and the burnable particles 2 ' The existing portion (the portion surrounded by a broken line in FIG. 4) has a porous structure in which pores are formed.
【００４０】このようにして形成される予備成形体にお
ける強化材（難焼結性セラミックス及び易焼結性セラミ
ックス）の複合化部材に対する体積率（Ｖｆ）は、第１
の方法で製造される予備成形体と同様に、１５〜２５ｖ
ｏｌ％程度であり、複合化部材に要求される特性に応じ
て適宜選択することができる。The volume ratio (Vf) of the reinforcing material (hard sinterable ceramics and easy sinterable ceramics) to the composite member in the preformed body thus formed is as follows.
As in the case of the preform manufactured by the method of
ol%, and can be appropriately selected according to the characteristics required for the composite member.
【００４１】以上のようにして得られる複合化用予備成
形体を、例えば、図５に示すような金型１１内部にセッ
トし、これに母材となる軽金属の溶湯１２を注入し、パ
ンチ１３で溶湯１２を加圧する。図５中、１０はセット
された予備成形体であり、１４は金型１１を加熱するた
めのヒータである。加圧により、金属の溶湯１２は予備
成形体１０の連通気孔中に含浸され、予備成形体１０で
強化された複合化部材が得られる。The composite preform obtained as described above is set in a mold 11 as shown in FIG. 5, for example, and a light metal melt 12 serving as a base material is poured into the mold, and a punch 13 To pressurize the melt 12. In FIG. 5, reference numeral 10 denotes a set preformed body, and reference numeral 14 denotes a heater for heating the mold 11. By the pressurization, the molten metal 12 is impregnated into the continuous ventilation holes of the preform 10 to obtain a composite member reinforced by the preform 10.
【００４２】上記高圧鋳造法が適用できる軽金属として
は、アルミニウム、アルミニウム系合金、マグネシウム
合金等が挙げられる。Light metals to which the above-mentioned high-pressure casting method can be applied include aluminum, aluminum-based alloys, magnesium alloys and the like.
【００４３】また、加圧圧力は、予備成形体の強化材体
積率（Ｖｆ）、溶湯の種類等により異なるが、１０〜１
５０ＭＰａ程度である。従って、用いる予備成形体は、
このような加圧圧力に耐えるような圧縮強度を備えたも
のを適宜選択すればよい。但し、連通気孔を有する多孔
質体に液体状態の金属が充填されることから、このよう
な高圧がそのまま予備成形体に直接かかるわけではな
い。The pressure varies depending on the volume ratio (Vf) of the reinforcing material of the preform, the type of the molten metal, and the like.
It is about 50 MPa. Therefore, the preform used is
A material having a compressive strength that can withstand such pressurizing pressure may be appropriately selected. However, such a high pressure is not directly applied to the preformed body as it is because the metal in the liquid state is filled in the porous body having the continuous ventilation holes.
【００４４】[0044]
【実施例】〔第１の製造方法による予備成形体及びこれ
を用いた複合化部材の製造〕易焼結性セラミックス粒子
として、平均粒径０．３μｍの市販のＴｉＯ2 （ルチル
型）粒子を用いた。また、焼失性粒子として、平均粒径
７５μｍの黒鉛粉末を用いた。易焼結性セラミックス粒
子及び焼失性粒子、さらに無機バインダーとしてアルミ
ナゾルを水中に添加して均一に分散させたスラリー液を
調製し、吸引脱水口を備えた容器に入れて吸引し、所定
形状を有する脱水物を得た。この脱水物の乾燥後の粒子
（セラミックス粒子、焼失性粒子、無機バインダー）が
占める体積率は約３８ｖｏｌ％程度であった。尚、セラ
ミックス粒子及び焼失性粒子の配合割合は、脱水物の粒
子の体積占有率３８ｖｏｌ％について、セラミックス粒
子の占有体積率（強化材体積率Ｖｆに相当）が１２％〜
２５ｖｏｌ％で、黒鉛粉末が２６〜１３ｖｏｌ％となる
ようにした。EXAMPLES [Preparation of Preformed Body and Composite Member Using the Same by First Manufacturing Method] Commercially available TiO 2 (rutile type) particles having an average particle diameter of 0.3 μm were used as easily sinterable ceramic particles. Using. Graphite powder having an average particle size of 75 μm was used as the burnable particles. Sinterable ceramic particles and burnable particles, furthermore, a slurry liquid in which alumina sol was added to water as an inorganic binder and uniformly dispersed was prepared, put into a container equipped with a suction / dewatering port, and sucked, having a predetermined shape. A dehydrate was obtained. The volume ratio of the dried particles (ceramic particles, burnable particles, inorganic binder) of the dehydrated product was about 38 vol%. The mixing ratio of the ceramic particles and the burnable particles is such that the volume ratio of the ceramic particles (corresponding to the reinforcing material volume ratio Vf) is 12% to 38% by volume of the dehydrated particles.
At 25 vol%, the graphite powder was adjusted to 26 to 13 vol%.
【００４５】この脱水物をまず６００℃以上に加熱して
黒鉛粉末を焼失させ、次いで１１００℃で２時間加熱し
て、易焼結性セラミックスの占有体積率（強化材体積率
Ｖｆ）が１２ｖｏｌ％、１６ｖｏｌ％、１８ｖｏｌ％、
２０ｖｏｌ％、２５ｖｏｌ％の予備成形体（５８ｍｍ×
３６ｍｍ×１５ｍｍ）を得た。The dehydrated product is first heated to 600 ° C. or more to burn off the graphite powder, and then heated at 1100 ° C. for 2 hours, so that the occupied volume ratio (volume ratio Vf) of the easily sinterable ceramic is 12 vol%. , 16vol%, 18vol%,
20 vol%, 25 vol% preform (58 mm ×
36 mm x 15 mm).
【００４６】作成した予備成形体を、図５に示す金型容
器内にセットし、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格Ｈ５２
０２に規格されているＡＣ８Ａ）の溶湯を注入し、表１
に示すような条件で複合化して、複合化部材を得た。The prepared preform was set in a mold container shown in FIG. 5, and an aluminum alloy (JIS standard H52) was used.
Inject the molten metal of AC8A) specified in
And a composite member was obtained.
【００４７】[0047]
【表１】 [Table 1]
【００４８】以上のようにして製造した複合化部材の組
織状態を示す電子顕微鏡写真（４００倍）を、図６〜図
８に示す。図６，図７，図８は、それぞれ複合化部材に
対する強化材体積率（Ｖｆ）が１２ｖｏｌ％、１６ｖｏ
ｌ％、２０ｖｏｌ％の複合化部材である。顕微鏡写真に
おいて、白色部分が母材金属であるアルミニウム金属部
分であり、黒色部分が予備成形体、すなわちＴｉＯ2 部
分である。いずれの場合も白色部分がほぼ均一に細かく
分散して存在していることがわかる。尚、比較のため
に、発泡樹脂体を用いて作成した予備成形体（Ｖｆ＝１
０ｖｏｌ％）を用いて製造した複合化部材の組織状態を
示す電子顕微鏡写真（１００倍）を、図９に示す。島状
の部分が強化材の部分であり、図６と比べて偏在してい
ることがわかる。FIGS. 6 to 8 show electron micrographs (× 400) showing the structure of the composite member manufactured as described above. FIGS. 6, 7 and 8 show that the reinforcing material volume ratio (Vf) with respect to the composite member is 12 vol% and 16 vol, respectively.
1%, 20 vol% composite member. In the micrograph, the white portion is the aluminum metal portion which is the base metal, and the black portion is the preform, that is, the TiO 2 portion. In each case, it can be seen that the white portion exists almost uniformly and finely dispersed. For comparison, a preform (Vf = 1) prepared using a foamed resin body was used.
FIG. 9 shows an electron micrograph (× 100) showing the structure of the composite member manufactured using the above-mentioned method (0 vol%). It can be seen that the island-shaped portion is the portion of the reinforcing material and is unevenly distributed as compared with FIG.
【００４９】〔第２のの製造方法による予備成形体及び
これを用いた複合化部材の製造〕易焼結性セラミックス
粒子、焼失性粒子、無機バインダーは、第１の製造方法
で用いたものと同種類のものを用いた。さらに難焼結性
粒子として、平均粒径１２μｍのＳｉＣ粒子を用いた。
難焼結性粒子の含有割合は、易焼結性粒子に対する体積
率が２０ｖｏｌ％、４０ｖｏｌ％、７０ｖｏｌ％とし
た。[Preparation of Preformed Body and Composite Member Using the Same by Second Manufacturing Method] The easily sinterable ceramic particles, burnable particles, and inorganic binder are the same as those used in the first manufacturing method. The same type was used. Further, SiC particles having an average particle size of 12 μm were used as the hardly sinterable particles.
The content ratio of the hardly sinterable particles was such that the volume ratio to the easily sinterable particles was 20 vol%, 40 vol%, and 70 vol%.
【００５０】易焼結性粒子、難焼結性粒子、焼失性粒
子、及び無機バインダーを水中に添加して均一に分散さ
せたスラリー液を調製し、上記第１製造方法と同様にし
て、所定形状を有する脱水物を得た。この脱水物の乾燥
後の粒子（易焼結性セラミックス粒子、難焼結性セラミ
ックス粒子、焼失性粒子、無機バインダー）が占める体
積率は約３８ｖｏｌ％程度であり、その内訳はセラミッ
クス粒子（易焼結性セラミックス粒子及び難焼結性セラ
ミックス粒子）の占有体積率が１2 〜２５ｖｏｌ％程
度、黒鉛粉末の占有体積率が２６〜１３ｖｏｌ％程度と
した。A slurry liquid is prepared by adding easily sinterable particles, hardly sinterable particles, burnable particles, and an inorganic binder to water and uniformly dispersing them. A dehydrate having a shape was obtained. The volume ratio of the dried particles (easily sinterable ceramic particles, hardly sinterable ceramic particles, burnable particles and inorganic binder) of the dehydrate is about 38 vol%, and the breakdown is The occupying volume ratio of the binder ceramic particles and the non-sinterable ceramic particles) was about 12 to 25 vol%, and the occupying volume ratio of the graphite powder was about 26 to 13 vol%.
【００５１】この脱水物を、上記第１製造方法と同様の
条件で加熱して、易焼結性セラミック及び難焼結性セラ
ミックスで構成される強化材体積率（Ｖｆ）が１２ｖｏ
ｌ％、１８ｖｏｌ％、２０ｖｏｌ％、２５ｖｏｌ％の予
備成形体（５８ｍｍ×３６ｍｍ×１５ｍｍ）を得た。さ
らに、作成した予備成形体を、上記第１の製造方法と同
様にして、複合化部材を得た。The dehydrated product is heated under the same conditions as in the first manufacturing method, and the volume fraction (Vf) of the reinforcing material composed of the easily sinterable ceramic and the hardly sinterable ceramic is 12 vol.
1%, 18 vol%, 20 vol%, and 25 vol% preforms (58 mm × 36 mm × 15 mm) were obtained. Further, a composite member was obtained from the prepared preform in the same manner as in the first manufacturing method.
【００５２】〔予備成形体の特性〕 圧縮強度 第１の製造方法で作成した予備成形体（強化材体積率
（Ｖｆ）が１２ｖｏｌ％、１８ｖｏｌ％、２０ｖｏｌ
％、２５ｖｏｌ％）、及び第２の製造方法で作成した予
備成形体（ＴｉＯ2 に対するＳｉＣの体積率が２０ｖｏ
ｌ％、４０ｖｏｌ％、７０ｖｏｌ％の各々について、強
化材体積率（Ｖｆ）が１２ｖｏｌ％、１８ｖｏｌ％、２
０ｖｏｌ％、２５ｖｏｌ％）について、圧縮強度を測定
した。圧縮強度は、１５ｍｍ×１５ｍｍ×１５ｍｍの予
備成形体のサンプルをプレスし、サンプルが破壊したと
きの圧力（ＭＰａ）で評価した。[Characteristics of Preformed Body] Compressive strength Preformed body prepared by the first manufacturing method (reinforcement volume ratio (Vf) is 12 vol%, 18 vol%, 20 vol%).
%, 25 vol%), and the preform (volume ratio of SiC to TiO 2 is 20 vol.) Prepared by the second production method.
For each of 1%, 40% by volume, and 70% by volume, the reinforcing material volume ratio (Vf) is 12% by volume, 18% by volume,
(0 vol%, 25 vol%), the compressive strength was measured. The compressive strength was evaluated by pressing a sample of a preformed body of 15 mm × 15 mm × 15 mm and measuring the pressure (MPa) at which the sample was broken.
【００５３】測定結果を、図１０に示す。図１０の横軸
は強化材（ＴｉＯ2 とＳｉＣの総体積）の体積率（Ｖｆ
％）を示しており、縦軸は圧縮強度（ＭＰａ）を示して
いる。いずれも強化材体積率が高くなるほど、圧縮強度
が上がることがわかる。また、ＳｉＣの含有割合が高く
なるのに従って、圧縮強度が下がることがわかる。図１
０中、一点鎖線（溶鍛可能ライン）は、複合化部材を製
造するのに必要な圧縮強度、特に金型に取り付けたり、
所定形状に加工するのに必要な強度を示しいる。強化材
体積率が１２〜２５ｖｏｌ％の範囲において複合化部材
の製造に要する圧縮強度を確保するためには、ＴｉＯ2
に対するＳｉＣの体積率が７０ｖｏｌ％程度が上限であ
ることがわかる。FIG. 10 shows the measurement results. The horizontal axis in FIG. 10 is the volume ratio (Vf) of the reinforcing material (total volume of TiO 2 and SiC).
%), And the vertical axis indicates the compressive strength (MPa). In each case, it can be seen that the higher the volume ratio of the reinforcing material, the higher the compressive strength. In addition, it can be seen that the compressive strength decreases as the content ratio of SiC increases. FIG.
0, the dashed line (the line that can be forged) indicates the compressive strength necessary to manufacture the composite member,
It shows the strength required for processing into a predetermined shape. In order to secure the compressive strength required for manufacturing the composite member when the volume ratio of the reinforcing material is in the range of 12 to 25 vol%, TiO 2
It can be understood that the upper limit is about 70 vol% of SiC with respect to.
【００５４】収縮率 第１の製造方法で作成した予備成形体（強化材体積率
（Ｖｆ）が１２ｖｏｌ％、１８ｖｏｌ％、２０ｖｏｌ
％、２５ｖｏｌ％）、及び第２の製造方法で作成した予
備成形体（ＴｉＯ2 に対するＳｉＣの体積率が２０ｖｏ
ｌ％、４０ｖｏｌ％、７０ｖｏｌ％の各々について、強
化材体積率（Ｖｆ）が１２ｖｏｌ％、１８ｖｏｌ％、２
０ｖｏｌ％、２５ｖｏｌ％）の製造に際して、焼結前後
の長さ方向の変化を測定した。Shrinkage rate The preform (volume ratio (Vf) of the reinforcing material is 12 vol%, 18 vol%, 20 vol)
%, 25 vol%), and the preform (volume ratio of SiC to TiO 2 is 20 vol.) Prepared by the second production method.
For each of 1%, 40% by volume, and 70% by volume, the reinforcing material volume ratio (Vf) is 12% by volume, 18% by volume,
(0 vol%, 25 vol%), the change in the longitudinal direction before and after sintering was measured.
【００５５】測定結果を、図１１に示す。図１１の横軸
は強化材（ＴｉＯ2 とＳｉＣの総体積）の体積率（Ｖｆ
％）を示しており、縦軸は長さ方向の収縮率（％）を示
している。いずれも強化材体積率が高くなるほど、収縮
率が上がることがわかる。また、ＳｉＣの含有割合が高
くなるのに従って、収縮率が下がることがわかる。ま
た、実用上一般に要求される長さ方向の収縮率１０％を
満足するためには、ＴｉＯ2 に対するＳｉＣの体積率が
４０ｖｏｌ％以下が好ましいことがわかる。FIG. 11 shows the measurement results. The horizontal axis in FIG. 11 is the volume ratio (Vf) of the reinforcing material (total volume of TiO 2 and SiC).
%), And the vertical axis indicates the contraction rate (%) in the length direction. In each case, it can be seen that the higher the volume ratio of the reinforcing material, the higher the shrinkage ratio. In addition, it can be seen that the shrinkage ratio decreases as the SiC content ratio increases. Further, it can be seen that the volume ratio of SiC to TiO 2 is preferably 40 vol% or less in order to satisfy the shrinkage ratio in the length direction of 10% generally required for practical use.
【００５６】複合化部材の耐摩耗性 第１の製造方法で作成した予備成形体（強化材体積率
（Ｖｆ）が１２ｖｏｌ％、１６ｖｏｌ％、２０ｖｏｌ
％）を用いて製造したディスク状の複合化部材；第２の
製造方法で作成した予備成形体（複合化部材に対するＴ
ｉＯ2 の体積率が１６ｖｏｌ％で、且つ複合化部材に対
するＳｉＣの体積率が４ｖｏｌ％、すなわち複合化部材
に対する強化材体積率（Ｖｆ）は２０ｖｏｌ％）を用い
て製造したディスク状の複合化部材；発泡樹脂体を用い
てこれにＮｉ粉末を付着させて焼結して作成した金属多
孔質の予備成形体（強化材の体積率８％）を用いて、本
実施例と同様の方法で作成したディスク状の複合化部材
（Ｎｉセルメット）；及び強化材なしのアルミニウム合
金（ＡＣ８Ａ）をＴ６熱処理したディスクについて、表
２に示すような条件で摩耗試験を行なった。Abrasion resistance of composite member Preforms prepared by the first manufacturing method (reinforcing material volume ratio (Vf) is 12 vol%, 16 vol%, 20 vol
%); A preform formed by the second manufacturing method (T for the composite member).
A disk-shaped composite member manufactured using a volume ratio of iO 2 of 16 vol% and a volume ratio of SiC with respect to the composite member of 4 vol%, that is, a volume ratio of reinforcing material (Vf) of 20 vol% with respect to the composite member. A metal porous preform (volume ratio of reinforcing material: 8%) prepared by attaching a Ni powder to a foamed resin body and sintering the Ni powder, in the same manner as in the present embodiment. A wear test was performed on the disc-shaped composite member (Ni Celmet); and a disc obtained by subjecting an aluminum alloy (AC8A) without a reinforcing material to T6 heat treatment under the conditions shown in Table 2.
【００５７】[0057]
【表２】 [Table 2]
【００５８】摩耗試験の結果を図１２に示す。図１２よ
り、第１の製造方法で製造した予備成形体（強化材がＴ
ｉＯ2 のみ）を用いた複合化部材は、従来の製造方法で
作成した複合化部材（Ｎｉセルメット）と比べて、自ら
の摩耗が少なく、且つ相手材であるリングの摩耗も少な
くて、耐摩耗性に優れていることがわかる。そして、本
実施例の耐摩耗性は、ウィスカを含有する予備成形体を
用いた複合化部材の耐摩耗性よりも優れている。FIG. 12 shows the results of the wear test. FIG. 12 shows that the preform (the reinforcing material is T
The composite member using iO 2 only) has less wear of itself and less wear of the counterpart material ring than the composite member (Ni Celmet) prepared by the conventional manufacturing method, and has abrasion resistance. It turns out that it is excellent. The wear resistance of the present embodiment is superior to the wear resistance of the composite member using the whisker-containing preformed body.
【００５９】尚、第２の製造方法で製造した予備成形体
（強化材がＴｉＯ2 とＳｉＣ）については、モース硬度
が高いＳｉＣ（モース硬度８）が含有されているので、
若干相手材を攻撃し、相手材（リング）の摩耗量が比較
例であるＮｉセルメットの予備成形体を用いた場合より
も大きくなったと考えられる。The preform (the reinforcing material is TiO 2 and SiC) manufactured by the second manufacturing method contains SiC having a high Mohs hardness (Mohs hardness 8).
It is considered that the counterpart material was slightly attacked, and the wear amount of the counterpart material (ring) was larger than that of the comparative example in which the Ni Celmet preform was used.
【００６０】[0060]
【発明の効果】本発明の予備成形体は、粒子の充填を利
用して製造しているので、強化材体積率（Ｖｆ）の大小
に拘わらず、気孔が均一で緻密である。従って、強化材
による効果が均質に表れ、特に耐摩耗性に優れた複合化
部材を得ることができる。Since the preform of the present invention is manufactured by utilizing the filling of particles, the pores are uniform and dense irrespective of the magnitude of the volume fraction (Vf) of the reinforcing material. Accordingly, the effect of the reinforcing material is uniformly exhibited, and a composite member having particularly excellent wear resistance can be obtained.
【００６１】また、本発明の複合化用予備成形体の製造
方法によれば、上記優れた性質を有する予備成形体を製
造できる。さらに、難焼結性セラミックス粒子を含有さ
せることにより、ウィスカや短繊維を用いることなく、
粒子の焼結だけであっても体積収縮を抑制することがで
きる。さらにまた、本発明の製造方法によれば、ウィス
カを用いていなくても、ウィスカを用いた場合と同程度
の特性を有する複合化用予備成形体を安価に製造するこ
とができる。Further, according to the method for producing a preform for composite according to the present invention, a preform having the above-mentioned excellent properties can be produced. Furthermore, by containing the non-sinterable ceramic particles, without using whiskers and short fibers,
Even if only the particles are sintered, the volume shrinkage can be suppressed. Furthermore, according to the production method of the present invention, even if whiskers are not used, a composite preform having the same characteristics as those using whiskers can be produced at low cost.
【００６２】本発明の予備成形体を用いれば、所望の部
位のみ強化することができ、しかも高圧鋳造法を利用す
ることができるので、従来よりも製造手間及びコストを
低減した複合化部材を製造することができる。しかも、
複合化部材の高速摺動仕様における耐摩耗性について
は、ウィスカを用いた予備成形体よりも優れている。By using the preformed body of the present invention, it is possible to strengthen only a desired portion and to use a high-pressure casting method. can do. Moreover,
The wear resistance of the composite member in high-speed sliding specifications is superior to that of the preform using whiskers.
【図１】第１の製造方法で用いられる混合体の粒子混合
状態を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing a mixed state of particles of a mixture used in a first production method.
【図２】第１の製造方法で製造される予備成形体の内部
状態を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an internal state of a preform manufactured by a first manufacturing method.
【図３】第２の製造方法で用いられる混合体の粒子混合
状態を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic view showing a mixed state of particles of a mixture used in a second production method.
【図４】第２の製造方法で製造される予備成形体の内部
状態を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing an internal state of a preform manufactured by a second manufacturing method.
【図５】複合化に用いる装置の一実施例の構成を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an embodiment of an apparatus used for compounding.
【図６】第１の製造方法で製造した予備成形体（Ｖｆ＝
１２ｖｏｌ％）を用いて作製した複合化部材の組織状態
を示す電子顕微鏡写真（４００倍）である。FIG. 6 shows a preform (Vf =
12 is an electron micrograph (× 400) showing the structure of the composite member produced using the same (12 vol%).
【図７】第１の製造方法で製造した予備成形体（Ｖｆ＝
１６ｖｏｌ％）を用いて作製した複合化部材の組織状態
を示す電子顕微鏡写真（４００倍）である。FIG. 7 shows a preform (Vf =
16 is an electron micrograph (× 400) showing the structure of the composite member produced using the same (16 vol%).
【図８】第１の製造方法で製造した予備成形体（Ｖｆ＝
２０ｖｏｌ％）を用いて作製した複合化部材の組織状態
を示す電子顕微鏡写真（４００倍）である。FIG. 8 shows a preform (Vf =
20 is an electron micrograph (× 400) showing the structure of the composite member produced using the same (20 vol%).
【図９】従来の製造方法で製造した予備成形体を用いて
作製した複合化部材の組織状態を示す電子顕微鏡写真
（１００倍）である。FIG. 9 is an electron micrograph (× 100) showing a microstructure of a composite member manufactured using a preform manufactured by a conventional manufacturing method.
【図１０】予備成形体の強化材体積率と圧縮強度の関係
を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the volume fraction of the reinforcing material and the compressive strength of the preform.
【図１１】予備成形体の強化材体積率と長さ方向の収縮
率との関係を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing a relationship between a volume ratio of a reinforcing material and a shrinkage ratio in a length direction of a preform.
【図１２】複合化部材の摩耗試験の結果を示す図であ
る。FIG. 12 is a view showing a result of a wear test of a composite member.
１，１′ 易焼結性セラミックス粒子 ２，２′ 焼失性粒子 ３ 間隙 ５ セラミックス部分 ７ 難焼結性セラミックス粒子 １０ 複合化用予備成形体 １２ 溶湯 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1 'Sinterable ceramic particle 2, 2' Burnable particle 3 Gap 5 Ceramic part 7 Refractory ceramic particle 10 Preform for compounding 12 Melt
Claims (16)
子が均一に混合された混合体を加熱して、前記焼失性粒
子を焼失させるとともに、前記易焼結性セラミックス粒
子を焼結させる工程を含むことを特徴とする複合化用予
備成形体の製造方法。1. A step of heating a mixture in which sinterable ceramic particles and burnable particles are uniformly mixed to burn out the burnable particles and sinter the ceramic particles. A method for producing a preform for compounding, comprising:
ラミックス粒子及び焼失性粒子が均一に混合された混合
体を、前記易焼結性セラミックス粒子が焼結できる温度
まで加熱して、前記焼失性粒子を焼失させる工程を含む
ことを特徴とする複合化用予備成形体の製造方法。2. A mixture in which easily sinterable ceramic particles, hardly sinterable ceramic particles and burnable particles are uniformly mixed is heated to a temperature at which the easily sinterable ceramic particles can be sintered. A method for producing a composite preform, comprising a step of burning off the burnable particles.
項１又は２に記載の複合化用予備成形体の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the burnable particles are graphite powder.
ｍである請求項１〜３のいずれかに記載の複合化用予備
成形体の製造方法。4. The burnable particles have a particle size of 1 to 250 μm.
The method for producing a composite preform according to any one of claims 1 to 3, wherein m is m.
成され、且つ連通気孔を有する多孔質体であることを特
徴とする複合化用予備成形体。5. A preform for compounding, comprising a sintered body of easily sinterable ceramic particles and a porous body having continuous air holes.
セラミックス粒子を含む焼結体で構成され、且つ連通気
孔を有する多孔質体であることを特徴とする複合化用予
備成形体。6. A preform for composite, comprising a sintered body containing easily sinterable ceramic particles and hardly sinterable ceramic particles, and a porous body having continuous air holes.
Ｏ2 である請求項５又は６に記載の複合化用予備成形
体。7. The sinterable ceramic particles are made of Ti
Composite for preform according to claim 5 or 6 is O 2.
は、０．１〜１００μｍである請求項５〜７のいずれか
に記載の複合化用予備成形体。8. The preform for composite according to claim 5, wherein the particle size of the easily sinterable ceramic particles is 0.1 to 100 μm.
易焼結性セラミックス粒子よりも融点が高く、且つ粒径
が大きいセラミックス粒子である請求項６〜８のいずれ
かに記載の複合化用予備成形体。9. The composite according to claim 6, wherein the hardly sinterable ceramic particles have a higher melting point and a larger particle diameter than the easily sinterable ceramic particles. Preform.
ｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、及びＺｒＯ2 よりなる群
から選ばれる少なくとも１種である請求項６〜９のいず
れかに記載の複合化用予備成形体。10. The hard-to-sinter ceramic particles are S
iC, Al 2 O 3, SiO 2, and composite for preform according to any one of claims 6-9 is at least one selected from the group consisting of ZrO 2.
は、０．１〜１００μｍである請求項６〜１０のいずれ
かに記載の複合化用予備成形体。11. The preform for compounding according to claim 6, wherein the particle diameter of the hardly sinterable ceramic particles is 0.1 to 100 μm.
焼結性セラミックス粒子の体積率は、７０ｖｏｌ％以下
である請求項６〜１１のいずれかに記載の複合化用予備
成形体。12. The composite preform according to claim 6, wherein a volume ratio of the hardly sinterable ceramic particles to the easily sinterable ceramic particles is 70 vol% or less.
ミックスの体積率が、１２〜２５ｖｏｌ％である請求項
５〜１２のいずれかに記載の複合化用予備成形体。13. The preform for composite formation according to claim 5, wherein the volume ratio of the ceramics to the whole of the preform for composite formation is 12 to 25 vol%.
ーが含まれている請求項５〜１３に記載の複合化用予備
成形体。14. The preform for composite according to claim 5, wherein the sintered body further contains an inorganic binder.
合化用予備成形体に、軽金属の溶湯を充填する工程を含
むことを特徴とする複合化部材の製造方法。15. A method for producing a composite member, comprising a step of filling the composite preform according to any one of claims 5 to 14 with a light metal melt.
合化用予備成形体の気孔部分に軽金属が充填されている
ことを特徴とする複合化部材。16. A composite member wherein the pores of the composite preform according to claim 5 are filled with a light metal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP430698A JPH11199343A (en) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | Preformed product for compounding compounded member using the same and their production |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP430698A JPH11199343A (en) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | Preformed product for compounding compounded member using the same and their production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11199343A true JPH11199343A (en) | 1999-07-27 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11199343A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002275557A (en) * | 2001-03-14 | 2002-09-25 | Ngk Insulators Ltd | Ceramic/metal composite body and method for manufacturing the same |
| JP2006104047A (en) * | 2004-09-08 | 2006-04-20 | Mitsubishi Materials Corp | Porous body and manufacturing method thereof |
| CN106150018A (en) * | 2015-04-16 | 2016-11-23 | 佛山市东鹏陶瓷有限公司 | A kind of manufacturing process with decoration texture Imitation Rock Porcelain Tiles |
-
1998
- 1998-01-12 JP JP430698A patent/JPH11199343A/en active Pending
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| CN106150018B (en) * | 2015-04-16 | 2018-11-30 | 佛山市东鹏陶瓷有限公司 | A kind of manufacturing process with decoration texture Imitation Rock Porcelain Tiles |
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