JPH11226719A - Wear resistant preform for composition and its production as well as wear resistant composite member - Google Patents
Wear resistant preform for composition and its production as well as wear resistant composite memberInfo
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- JPH11226719A JPH11226719A JP3328798A JP3328798A JPH11226719A JP H11226719 A JPH11226719 A JP H11226719A JP 3328798 A JP3328798 A JP 3328798A JP 3328798 A JP3328798 A JP 3328798A JP H11226719 A JPH11226719 A JP H11226719A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高硬度で耐摩耗性
に優れた複合化部材及び該複合化用予備成形体及びその
製造方法に関するものであり、さらに詳述すると、ブレ
ーキロータのように高度な耐摩耗性を要求する部分に用
いられる複合化部材、及び該複合化部材に用いられる複
合化用予備成形体、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 member having high hardness and excellent abrasion resistance, a preform for the composite, and a method for producing the same. The present invention relates to a composite member used for a part requiring high abrasion resistance, a composite preform used for the composite member, and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ブレーキロータのように高度な耐摩耗性
を求められる部品については、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が用いられる。そし
て、高度な耐摩耗性を満足するための強化材としては、
金属粉末やモース硬度８以上の高硬度なセラミックスが
考えられる。2. Description of the Related Art For components requiring a high degree of wear resistance, such as brake rotors, composite members are used in which a light metal is used as a base material and this is reinforced with a reinforcing material. And as a reinforcing material to satisfy high wear resistance,
Metal powder and high hardness ceramics having a Mohs hardness of 8 or more are considered.
【０００３】一方、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。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。On the other hand, as a method for producing a composite member, there is a method in which a light metal powder serving as a base material and particles for a reinforcing material are mixed and pressure-formed by a hot press method or the like. This method complicates the manufacturing process and strengthens the entire member.
【０００４】しかし、一般に高硬度なセラミックス粒子
をはじめとする高硬度強化材は加工が困難である。この
ため、耐摩耗性が要求される部分が摺動部分のような一
部分の場合、全体を強化することは、コスト的に不利な
だけでなく、加工面から見ても不利である。However, it is generally difficult to process a high hardness reinforcing material such as high hardness ceramic particles. For this reason, when the part requiring wear resistance is a part such as a sliding part, strengthening the whole is disadvantageous not only in terms of cost but also in terms of processing.
【０００５】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。[0005] In recent years, as a method of compounding only a portion requiring reinforcement, first, a porous preformed body of a continuous vent hole type formed into a predetermined shape is manufactured, and this preformed body is used to melt a light metal. A composite method has been proposed in which light metal is impregnated in the pores of the preform by immersion and pressurization of the molten metal, and various preforms used in the method and methods for producing the preform have been proposed.
【０００６】本出願人は、複合化用予備成形体として、
セラミックス焼結体を骨格とする予備成形体及びその製
造方法についての研究を進めている。例えば、セラミッ
クス粒子、セラミックスウィスカ、セラミックス短繊維
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、セ
ラミックスウィスカ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８−３３１５７８号）。[0006] The present applicant has proposed a preform for composite
Research on a preformed body having a ceramic sintered body as a skeleton and a method of manufacturing the preformed body have been conducted. For example, the ceramic particles, the ceramic whisker, the ceramic whisker, and the ceramic whisker are sintered by heating a liquid removing member obtained by filtering a slurry liquid in which the ceramic particles, ceramic whiskers, and the ceramic short fibers and the burnable particles are dispersed. An application for a method for producing a preform for compounding in which the conductive particles are burned out (Japanese Patent Application No. 8-331578).
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記製造方法におい
て、セラミックス粒子として、ＳｉＣ等の高硬度なセラ
ミックス粒子を用いて、耐摩耗性複合化用予備成形体を
作製することが考えられる。In the above-mentioned manufacturing method, it is conceivable to prepare a wear-resistant composite preform using ceramic particles of high hardness such as SiC as the ceramic particles.
【０００８】しかし、ＳｉＣをはじめとする高硬度セラ
ミックス粒子は、一般に焼結性が劣っている。このた
め、得られた予備成形体の強度は不十分で、複合化に際
して金属溶湯を高圧で鋳造すると、予備成形体が変形し
たり、金型に取り付けたりする際に、壊れたりするとい
う問題がある。However, high hardness ceramic particles such as SiC generally have poor sinterability. For this reason, the strength of the obtained preform is insufficient, and when the molten metal is cast at a high pressure during the compounding, there is a problem that the preform is deformed or broken when attached to a mold. is there.
【０００９】複合化のための加圧鋳造の加圧力を下げる
ことも考えられるが、加圧力を下げると、予備成形体の
微小な空孔にまで金属溶湯が充填されない場合が生じ、
その場合に得られる複合化部材は金属溶湯が充填されて
いない、いわゆる巣のある複合化部材となる。また、加
圧力が低いと、ブレーキロータのように比較的大型の部
品では、端部まで金属溶湯が流れ込まないうちに金属の
凝固が始まってしまうおそれもあり、複合化部材の品質
面、生産性の点からも好ましくない。Although it is conceivable to reduce the pressing force of the pressure casting for compounding, when the pressing force is reduced, there is a case where the molten metal is not filled even in the minute holes of the preform,
The composite member obtained in that case is a so-called nested composite member that is not filled with the molten metal. If the pressure is low, solidification of the metal may start before the molten metal flows into the ends of relatively large components such as brake rotors. This is not preferred from the point of view.
【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、高硬度セラミック
ス粒子を主体とし、且つ複合化における高圧鋳造に十分
耐えられる強度を有する予備成形体、及びその製造方
法、及び該予備成形体を用いた耐摩耗性に優れた複合化
部材を提供することにある。[0010] The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a preformed body mainly composed of high-hardness ceramic particles and having sufficient strength to withstand high-pressure casting in a composite. An object of the present invention is to provide a composite member having excellent wear resistance using the preform.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、複合化部
材の耐摩耗性に影響を与えない程度の含有量で高硬度セ
ラミックス粒子の焼結強度を高めることができる手法を
見い出し、本発明を完成した。Means for Solving the Problems The present inventors have found a method capable of increasing the sintering strength of high-hardness ceramic particles with a content that does not affect the wear resistance of the composite member. Completed the invention.
【００１２】すなわち、本発明の耐摩耗性複合化用予備
成形体は、高硬度セラミックス粒子が、該高硬度セラミ
ックス粒子よりも焼結温度が低い焼結性セラミックス粒
子及び該焼結性セラミックス粒子との反応性を有する金
属酸化物とともに焼結されていることを特徴とする。That is, the preform for wear-resistant composite of the present invention is characterized in that the high-hardness ceramic particles have a sintering temperature lower than that of the high-hardness ceramic particles and the sinterable ceramic particles. Characterized by being sintered together with a reactive metal oxide.
【００１３】前記高硬度セラミックス粒子の体積率は５
〜３４ｖｏｌ％であることが好ましく、前記高硬度セラ
ミックス粒子は、モース硬度が８以上であることが好ま
しく、具体的にはＳｉＣ粒子、Ａｌ2 Ｏ3 粒子、及びＢ
Ｎ粒子からなる群より選ばれる少なくともいずれか１種
であることが好ましい。The volume ratio of the high hardness ceramic particles is 5
The high hardness ceramic particles preferably have a Mohs hardness of 8 or more, and specifically include SiC particles, Al 2 O 3 particles, and B
It is preferably at least one selected from the group consisting of N particles.
【００１４】前記焼結性セラミックス粒子は、前記高硬
度セラミックス粒子よりも融点が低く、且つ粒径が小さ
いセラミックス粒子であることが好ましく、具体的に
は、ＴｉＯ2 又はＳｉＯ2 粒子であることが好ましい。The sinterable ceramic particles are preferably ceramic particles having a lower melting point and a smaller particle size than the high-hardness ceramic particles, specifically, TiO 2 or SiO 2 particles. preferable.
【００１５】さらにまた、予備成形体全体の体積に対し
て、セラミックスウィスカ１５ｖｏｌ％（０を含まな
い）以下を含むことが好ましく、セラミックス短繊維１
５ｖｏｌ％（０を含まない）以下を含むことが好まし
い。Further, it is preferable that the ceramic whisker contains not more than 15 vol% (not including 0) with respect to the whole volume of the preform.
It is preferable to contain 5 vol% (not including 0) or less.
【００１６】また、本発明の耐摩耗性予備成形体の製造
方法は、高硬度セラミックス粒子、該高硬度セラミック
ス粒子よりも焼結温度が低い焼結性セラミックス粒子、
及び該焼結性セラミックス粒子との反応性を有する金属
酸化物又は該金属酸化物を分解により生じる無機化合物
が均一に混合された混合体を加熱して、前記焼結性セラ
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。Further, the method for producing a wear-resistant preformed body of the present invention comprises the steps of: providing a high-hardness ceramic particle, a sinterable ceramic particle having a lower sintering temperature than the high-hardness ceramic particle;
And heating a mixture in which a metal oxide having reactivity with the sinterable ceramic particles or an inorganic compound generated by decomposition of the metal oxide is uniformly mixed, and sintering the sinterable ceramic particles. It is characterized by including a step.
【００１７】前記金属酸化物は、酸化カルシウム、酸化
マグネシウム及び酸化アルミニウムからなる群より選択
される少なくとも１種であることが好ましく、前記金属
酸化物を分解により生じる無機化合物は、炭酸カルシウ
ムであることが好ましい。また、前記混合体には、さら
に焼失性粒子が含まれていてもよく、さらに無機バイン
ダーが含まれていてもよい。The metal oxide is preferably at least one selected from the group consisting of calcium oxide, magnesium oxide and aluminum oxide, and the inorganic compound generated by decomposing the metal oxide is calcium carbonate. Is preferred. Further, the mixture may further contain burnable particles, and may further contain an inorganic binder.
【００１８】また、前記混合体において、前記高硬度セ
ラミックス粒子の体積に対する前記焼結性セラミックス
粒子の体積率（焼結性セラミックスの体積／高硬度セラ
ミックスの体積）は３／１００〜１／２であることが好
ましく、前記焼結性セラミックス粒子の体積に対する前
記金属酸化物の体積率（金属酸化物の体積／焼結性セラ
ミックスの体積）が１／１０〜１であることが好まし
い。In the above mixture, the volume ratio of the sinterable ceramic particles to the volume of the high hardness ceramic particles (volume of the sinterable ceramic / volume of the high hardness ceramic) is 3/100 to 1/2. It is preferable that the volume ratio of the metal oxide to the volume of the sinterable ceramic particles (volume of the metal oxide / volume of the sinterable ceramic) is 1/10 to 1.
【００１９】本発明の耐摩耗性複合化部材は、本発明の
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 abrasion-resistant composite member according to the present invention is characterized in that the pores of the preformed body according to the present invention are filled with a light metal.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】本発明の耐摩耗性複合化用予備成
形体について、その製造方法とともに説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The preform for abrasion resistance composite of the present invention will be described together with a method for producing the same.
【００２１】先ず、強化材となる高硬度セラミックス粒
子、焼結性セラミックス粒子、該焼結性セラミックス粒
子と反応する金属酸化物が均一に混合された混合体を調
製する。First, a mixture in which high-hardness ceramic particles serving as a reinforcing material, sinterable ceramic particles, and a metal oxide that reacts with the sinterable ceramic particles are uniformly mixed is prepared.
【００２２】高硬度セラミックス粒子とは、モース硬度
８以上のセラミックス粒子で、具体的には、ＳｉＣ粒
子、ＢＮ粒子、Ａｌ2 Ｏ3 粒子などが挙げられる。これ
らは、いずれも耐摩耗性に優れていて、耐摩耗性が要求
される部材の強化材として好適である。The high hardness ceramic particles are ceramic particles having a Mohs hardness of 8 or more, and specifically include SiC particles, BN particles, Al 2 O 3 particles and the like. These are all excellent in abrasion resistance, and are suitable as a reinforcing material for members requiring abrasion resistance.
【００２３】高硬度セラミックス粒子の粒径は、１μｍ
以上、特に１０μｍ以上が好ましく、１００μｍ以下、
特に７５μｍ以下が好ましい。１μｍ未満では焼結性セ
ラミックス粒子が周囲に取り囲むようにして焼結できな
くなり、１００μｍを超えると表面エネルギーが小さく
なりすぎて、焼結性セラミックス粒子との共存下であっ
ても、焼結できなくなるからである。The particle size of the high hardness ceramic particles is 1 μm
Above, especially 10 μm or more, preferably 100 μm or less,
In particular, it is preferably 75 μm or less. If it is less than 1 μm, the sinterable ceramic particles surround it and cannot be sintered, and if it exceeds 100 μm, the surface energy becomes too small and it cannot be sintered even in the presence of the sinterable ceramic particles. Because.
【００２４】また、予備成形体全体に対する高硬度セラ
ミックス粒子の体積率（以下、「Ｖｆ（高硬度セラミッ
クス）」で表す）は、５〜３４ｖｏｌ％程度であること
が好ましい。予備成形体全体に対する強化材の体積率
（以下、「Ｖｆ（強化材）」で表す）としては、複合化
に必要な通気性を確保するためには３５ｖｏｌ％が上限
であり、ハンドリングの点から１０ｖｏｌ％が下限だか
らである。The volume ratio of the high hardness ceramic particles to the whole preform (hereinafter referred to as "Vf (high hardness ceramic)") is preferably about 5 to 34 vol%. The upper limit of the volume ratio of the reinforcing material to the entire preform (hereinafter, referred to as “Vf (reinforcing material)”) is 35 vol% in order to secure the air permeability required for the composite, and from the viewpoint of handling. This is because 10 vol% is the lower limit.
【００２５】ここで、「Ｖｆ」は予備成形体全体に対す
る体積率を示している。気孔も含めた予備成形体全体の
体積をＶ1 、気孔の体積をＶ0 とすると、強化材の体積
は（Ｖ1 −Ｖ0 ）となるので、Ｖｆ（強化材）は（Ｖ1
−Ｖ0 ）／Ｖ1 で示される体積率となる。尚、本発明の
予備成形体の製造においては、焼結前後における体積収
縮はほとんどないので、Ｖｆは吸引脱水した最密充填状
態の混合体のみかけの密度と、各配合物の配合重量及び
密度とから算出できる。Here, "Vf" indicates a volume ratio to the whole preform. Assuming that the volume of the entire preformed body including the pores is V 1 and the volume of the pores is V 0 , the volume of the reinforcing material is (V 1 −V 0 ), so that Vf (the reinforcing material) is (V 1
−V 0 ) / V 1 . In the production of the preformed body of the present invention, since there is almost no volume shrinkage before and after sintering, Vf is the apparent density of the suction-dehydrated close-packed mixture, the blending weight and density of each blend. Can be calculated from
【００２６】焼結性セラミックス粒子は、後述の金属酸
化物とともに、高硬度セラミックス粒子の焼結性を補助
するために配合される。つまり、高硬度セラミックス粒
子と比べて焼結性に優れたセラミックス粒子で、具体的
には、高硬度セラミックス粒子よりも融点が低く、１７
００℃以下で焼結できるセラミック粒子をいい、ＴｉＯ
2 粒子、ＳｉＯ2 粒子などが挙げられる。顔料としてよ
く用いられるルチル型の酸化チタン粒子は、モース硬度
が７程度で、加工し易く、耐摩耗性にも優れ、またコス
トの点からも、耐摩耗性複合化部材の強化材として好適
である。The sinterable ceramic particles are blended together with a metal oxide described later to assist the sinterability of the high hardness ceramic particles. In other words, the ceramic particles are superior in sinterability to the high hardness ceramic particles.
Refers to ceramic particles that can be sintered below 00 ° C.
2 particles and SiO 2 particles. Rutile-type titanium oxide particles often used as pigments have a Moh's hardness of about 7, are easy to process, have excellent wear resistance, and are also suitable as a reinforcing material for wear-resistant composite members from the viewpoint of cost. is there.
【００２７】また、焼結性セラミックス粒子は、高硬度
セラミックス粒子よりも粒径が小さいことが好ましく、
具体的には焼結性セラミックス粒子の種類にもよるが、
０．１〜１０．０μｍの範囲で、高硬度セラミックス粒
子との関係で選択することが好ましい。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、
１０．０μｍ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 sintered ceramic particles preferably have a smaller particle size than the high hardness ceramic particles.
Specifically, depending on the type of sinterable ceramic particles,
It is preferable to select from the range of 0.1 to 10.0 μm in relation to the high hardness ceramic particles. With ceramic particles smaller than 0.1 μm, it is difficult to prepare a mixture,
If it exceeds 10.0 μm, sintering becomes difficult due to a decrease in surface energy of the particles.
【００２８】焼結性セラミックス粒子の含有割合は、焼
結性を補助するという役割から、前記高硬度セラミック
ス粒子に対する体積率（焼結性セラミックスの体積／高
硬度セラミックスの体積）が３／１００〜１／２が好ま
しく、より好ましくは１／２０〜１／５である。１／２
を超えると、高硬度セラミックス粒子の周囲を取り囲む
のに必要以上の量の焼結性セラミックス粒子が含まれる
こととなって、耐摩耗性の向上が少なくなり、３／１０
０未満では焼結性補助効果が不十分となって、予備成形
体の強度が不十分となるからである。The content ratio of the sinterable ceramic particles is such that the volume ratio (volume of the sinterable ceramic / volume of the high hardness ceramic) to the high hardness ceramic particles is 3/100 to sinterability. 1/2 is preferable, and more preferably 1/20 to 1/5. 1/2
If it exceeds 300, the amount of the sinterable ceramic particles more than necessary to surround the periphery of the high-hardness ceramic particles will be included, and the improvement in wear resistance will be reduced.
If it is less than 0, the sinterability assisting effect is insufficient, and the strength of the preform is insufficient.
【００２９】焼結性セラミックスと反応する金属酸化物
とは、焼結温度で焼結性セラミックス粒子と反応する金
属酸化物をいい、具体的には、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ2
Ｏ3などが挙げられ、用いる焼結性セラミックスの種類
に応じて適宜選択すればよい。The metal oxide that reacts with the sinterable ceramics refers to a metal oxide that reacts with the sinterable ceramic particles at the sintering temperature, specifically, CaO, MgO, Al 2
O 3 and the like may be mentioned, and may be appropriately selected according to the type of the sinterable ceramic used.
【００３０】これらの金属酸化物をそのまま混合体に配
合してもよいし、焼結の過程で分解してこれらの金属酸
化物を生成する化合物を用いてもよい。例えば、ＣａＯ
に代えてＣａＣＯ3 のような炭酸塩を用いてもよい。混
合体の調製方法としてスラリーを吸引成形する方法を用
いる場合には、金属酸化物が水と反応しないように、Ｃ
ａＯに代えてＣａＣＯ3 のように水中に安定な化合物を
用いることは好ましい。These metal oxides may be blended directly into the mixture, or a compound which is decomposed in the course of sintering to generate these metal oxides may be used. For example, CaO
, A carbonate such as CaCO 3 may be used. When a method for preparing a mixture by suction molding a slurry is used, a metal oxide is used to prevent the metal oxide from reacting with water.
It is preferable to use a compound stable in water such as CaCO 3 instead of aO.
【００３１】上記金属酸化物又は該酸化物を分解により
生成する無機化合物は、焼結時に焼結性セラミックス粒
子と反応して、新たなセラミックスを生成する。例え
ば、焼結性セラミックス粒子とＴｉＯ2 粒子を用い、該
焼結性セラミックス粒子と反応する金属酸化物としてＣ
ａＯを用いた場合、両者の反応によりＣａＴｉＯ3 を生
成する。この新たに生成されたセラミックスは、焼結性
セラミックス粒子よりも焼結性に優れている。その結
果、金属酸化物と組み合わせることなく焼結性セラミッ
クス粒子のみを用いた場合よりも低い温度で焼結させる
ことができ、さらに焼結性セラミックス粒子単独の場合
よりも少ない含有量で、同程度以上の焼結性補助効果を
発揮させることができる。つまり、高硬度セラミックス
粒子の周囲で、焼結性セラミックス粒子と金属酸化物と
が化合しつつ焼結することにより、焼結性に劣る高硬度
セラミックス粒子同士の結合を強めることができる。The metal oxide or the inorganic compound generated by decomposition of the oxide reacts with the sinterable ceramic particles at the time of sintering to form a new ceramic. For example, sinterable ceramic particles and TiO 2 particles are used, and C is used as a metal oxide that reacts with the sinterable ceramic particles.
When aO is used, CaTiO 3 is generated by the reaction between the two. The newly formed ceramic has better sinterability than the sinterable ceramic particles. As a result, sintering can be performed at a lower temperature than in the case of using only the sinterable ceramic particles without combining with the metal oxide. The above sinterability assisting effect can be exhibited. In other words, the sinterable ceramic particles and the metal oxide are sintered while being combined with each other around the high hardness ceramic particles, whereby the bonding between the high hardness ceramic particles having poor sinterability can be strengthened.
【００３２】上記金属酸化物又は該酸化物を分解により
生成する無機化合物は、平均粒径が０．１〜１０μｍ程
度のものを使用することが好ましい。１０μｍを超える
と、焼結が不均一になりやすいからである。The metal oxide or the inorganic compound produced by decomposing the oxide preferably has an average particle size of about 0.1 to 10 μm. If it exceeds 10 μm, sintering tends to be uneven.
【００３３】混合体における金属酸化物の含有割合は、
共に配合される焼結性セラミックスと反応する必要があ
ることから、焼結性セラミックス粒子に対する体積率
（金属酸化物の体積／焼結性セラミックスの体積）が１
／１０〜１、特に４５／１００〜５５／１００であるこ
とが好ましい。１／１０未満では、金属酸化物配合の効
果が得られずに焼結性が不十分となり、１を超えると、
焼結性セラミックス粒子が金属酸化物の周囲を取り囲め
なくなり、両者の反応による新たな化合物生成が不十分
となって、結局耐摩耗性の十分な向上が図れなくなるか
らである。The content ratio of the metal oxide in the mixture is as follows:
Since it is necessary to react with the sinterable ceramic compounded together, the volume ratio (volume of metal oxide / volume of sinterable ceramic) to the sinterable ceramic particles is 1
/ 10, preferably 45/100 to 55/100. If it is less than 1/10, the effect of the metal oxide compounding cannot be obtained, and the sinterability becomes insufficient.
This is because the sinterable ceramic particles cannot surround the periphery of the metal oxide, and the generation of a new compound due to the reaction between the two becomes insufficient, so that the wear resistance cannot be sufficiently improved.
【００３４】上記混合体には、上記高硬度セラミックス
粒子、焼結性セラミックス粒子、金属酸化物の他に、必
要に応じて、セラミックスウィスカやセラミックス短繊
維等の他の強化材を含有してもよい。これらの他の強化
材は、セラミックス粒子のみで焼結した場合では一般に
焼結の際の体積収縮が大きくなったり、予備成形体の通
気性が低下し易くなることから、繊維状であるセラミッ
クスウィスカ、セラミックス短繊維を含有させることに
より、焼結の際の体積収縮がほとんどなくなり、予備成
形体の通気性を向上させることができるからである。The mixture may contain, if necessary, other reinforcing materials such as ceramic whiskers and ceramic short fibers in addition to the above-mentioned high hardness ceramic particles, sinterable ceramic particles, and metal oxides. Good. When these other reinforcing materials are sintered using only ceramic particles, the volume shrinkage during sintering generally increases and the permeability of the preform tends to decrease, so that a fibrous ceramic whisker is used. This is because, by including the ceramic short fibers, the volume shrinkage during sintering is almost eliminated, and the air permeability of the preform can be improved.
【００３５】セラミックスウィスカとしては、チタン酸
カリウム（Ｋ2 Ｏ・６ＴｉＯ2 ）ウィスカ、ほう酸アル
ミニウム（９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 ）ウィスカなどが
挙げられる。これらのうち１種又は２種以上を用いるこ
とができ、予備成形体に求められる特性に応じて適宜選
択すればよい。Examples of the ceramic whiskers include potassium titanate (K 2 O.6TiO 2 ) whiskers and aluminum borate (9Al 2 O 3 .2B 2 O 3 ) whiskers. One or more of these can be used, and may be appropriately selected according to the characteristics required for the preform.
【００３６】上記セラミックスウィスカとしては、繊維
径０．５〜１．０μｍ、繊維長１０〜３０μｍのウィス
カが好ましく用いられる。細く短いウィスカでは、混合
体におけるウィスカの充填密度が緻密になりすぎて、得
られる予備成形体の気孔が小さくなり、複合化に際して
溶湯の含浸が困難となるからである。As the ceramic whisker, a whisker having a fiber diameter of 0.5 to 1.0 μm and a fiber length of 10 to 30 μm is preferably used. If the whiskers are thin and short, the packing density of the whiskers in the mixture becomes too dense, the pores of the obtained preformed body become small, and it becomes difficult to impregnate the molten metal at the time of compounding.
【００３７】短繊維としては、ウィスカよりも繊維長、
繊維径が大きい繊維状のもので、具体的には繊維径が２
〜１０μｍ、繊維長が２００〜３００μｍのものが好ま
しく用いられる。また種類としては、アルミナ短繊維、
ＳｉＣ繊維などが好ましく用いられる。As the short fiber, the fiber length is longer than that of the whisker,
It is a fibrous material with a large fiber diameter.
Those having a fiber length of from 10 to 10 μm and a fiber length of from 200 to 300 μm are preferably used. Also, as the type, short alumina fiber,
SiC fibers and the like are preferably used.
【００３８】上記セラミックスウィスカ、セラミックス
短繊維という上記セラミックス粒子以外の強化材を含有
する場合には、予備成形体全体に対する強化材の体積率
Ｖｆ（強化材）、すなわち混合体における高硬度セラミ
ックス粒子、焼結性セラミックス粒子、セラミックスウ
ィスカ、及び短繊維の総体積が３５ｖｏｌ％以下となる
ようにすることが好ましい。Ｖｆ（強化材）が３５ｖｏ
ｌ％を超えると、予備成形体が緻密になりすぎて、換言
すると予備成形体の通気性が低下しすぎて、高圧鋳造法
による複合化が困難になるからである。When a reinforcing material other than the above-mentioned ceramic particles such as the above-mentioned ceramic whiskers and ceramic short fibers is contained, the volume ratio Vf (reinforcing material) of the reinforcing material to the whole preform, that is, the high-hardness ceramic particles in the mixture, It is preferable that the total volume of the sinterable ceramic particles, the ceramic whiskers, and the short fibers be 35 vol% or less. Vf (reinforced material) is 35 vo
If it exceeds 1%, the preform becomes too dense, in other words, the air permeability of the preform becomes too low, and it becomes difficult to form a composite by high-pressure casting.
【００３９】上記要件を満たす範囲で、予備成形体全体
の体積に対するセラミックスウィスカの体積率Ｖｆ（ウ
ィスカ）、短繊維の体積率Ｖｆ（短繊維）は、いずれも
１５ｖｏｌ％以下とすることが好ましく、より好ましく
は１４．５ｖｏｌ％以下、さらに好ましくは１０ｖｏｌ
％以下である。１５ｖｏｌ％を超えると、予備成形体の
通気性が低下しすぎて複合化が困難になるからである。
尚、Ｖｆ（ウィスカ）、Ｖｆ（短繊維）は、吸引脱水し
た最密充填状態の混合体のみかけ密度と、セラミックス
ウィスカ又は短繊維の配合重量及び密度から算出され
る。As long as the above requirements are satisfied, the volume ratio Vf (whisker) of the ceramic whiskers and the volume ratio Vf (short fibers) of the short fibers with respect to the entire volume of the preform are preferably 15 vol% or less. More preferably 14.5 vol% or less, still more preferably 10 vol%
% Or less. If the content exceeds 15 vol%, the air permeability of the preform is too low, and it is difficult to form a composite.
Note that Vf (whisker) and Vf (short fiber) are calculated from the apparent density of the mixture in the close-packed state subjected to suction dehydration, and the blending weight and density of the ceramic whisker or short fiber.
【００４０】上記混合体には、強化材の他に、焼失性粒
子、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 above mixture may contain burnable particles, an inorganic binder, a coagulant, and other additives in addition to the reinforcing material.
【００４１】上記焼失性粒子とは、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。従って、予備成形体の通気性を向上させ
る必要がある場合には、空孔率を調整するために配合す
ることが好ましい。The above-mentioned burnable particles are particles that are burned off at the sintering temperature, and form pore portions of the obtained preform. Therefore, when it is necessary to improve the air permeability of the preform, it is preferable to mix the preform to adjust the porosity.
【００４２】上記焼失粒子としては、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。Examples of the burnt-out particles include resin powders such as polypropylene particles, polyethylene particles, and polyacrylamide particles, and graphite powders. Among these, graphite powder is preferably used from the viewpoint of easy burning.
【００４３】また、焼失性粒子の大きさは、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、焼失性粒子の焼失により形成される空孔部分
が、該焼失性粒子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 is 1 μm or more, particularly 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 less than 1, the pores formed by burning of the burnable particles are used for volume shrinkage during sintering of the sinterable ceramic particles adhered around the burnable particles. This is because the formation of quality does not go well.
【００４４】前記混合体における焼失性粒子の割合は、
予備成形体全体に対する強化材の体積率Ｖｆ（強化材）
に応じて選択すればよい。但し、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
の低下となって複合化部材の強度が低下することにな
り、複合化に際して、高圧鋳造に耐えられなくなるおそ
れがある。よって、少なくとも予備成形体全体に対する
強化材の体積率Ｖｆ（強化材）が１０ｖｏｌ％程度を確
保できるように、焼失性粒子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予
備成形体全体に対する粒子の体積率は４０ｖｏｌ％程度
が限界である。よって、焼失性粒子と強化材（セラミッ
クス粒子、セラミックスウィスカ、及び短繊維）との含
有割合は、体積比（強化材：焼失性粒子）が１０：３０
〜３５：５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、Ｖｆ（強化材）を１０〜３５ｖ
ｏｌ％程度とすることができる。かかる範囲では、一般
に予備成形体を破壊することなく、予備成形体への金属
溶湯の含浸が容易である。The proportion of the burnable particles in the mixture is as follows:
Volume ratio Vf of reinforcing material to entire preform (reinforcing material)
May be selected according to However, as the proportion of the burnable particles increases, the occupation ratio of the ceramics in the preform decreases, and the strength of the composite member decreases, and the composite may not be able to withstand high-pressure casting. . Therefore, it is necessary to select the mixing ratio of the burnable particles so that at least the volume ratio Vf (reinforcing material) of the reinforcing material with respect to the entire preform can be maintained at about 10 vol%. Here, the volume ratio occupied by the particles in the mixture depends on the particle diameter, but the volume ratio of the particles with respect to the entire preform is limited to about 40 vol% even when the particles are closest packed. Therefore, the content ratio between the burnable particles and the reinforcing material (ceramic particles, ceramic whiskers, and short fibers) is such that the volume ratio (reinforced material: burnable particles) is 10:30.
It is preferably about 35: 5. By blending at such a ratio, Vf (reinforcing material) is 10 to 35 v
ol%. In this range, the preform can be easily impregnated with the molten metal without breaking the preform.
【００４５】無機バインダーは焼結助剤として配合され
るもので、強化材の主体がセラミックスウィスカの場合
に含有することが好ましい。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。The inorganic binder is blended as a sintering aid, and is preferably contained when the main component of the reinforcing material is a ceramic whisker. Specifically, colloidal substances such as silica sol and alumina sol are used.
【００４６】また、凝集剤としては、ポリアクリルアミ
ドゲルなどが挙げられる。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 coagulant includes polyacrylamide gel and the like. Further, other additives include ammonium sulfate and the like.
【００４７】以上のような化合物を均一に含有する混合
体を調製する方法は、含有される粒子、ウィスカ、繊維
等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 of preparing a mixture containing the above-mentioned compounds uniformly is not particularly limited as long as the particles, whiskers, fibers and the like to be contained are uniformly mixed to obtain a close-packed state. However, as a method for easily obtaining such a mixture, for example, the method described in Japanese Patent Application No. 8-331578 previously filed by the present applicant can be adopted.
【００４８】すなわち、高硬度セラミックス粒子、焼結
性セラミックス粒子、金属酸化物、必要に応じて添加さ
れたセラミックスウィスカ、短繊維、焼失性粒子、及び
無機バインダーなどの添加剤を、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、各配合物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 high-hardness ceramic particles, sinterable ceramic particles, metal oxides, and optionally added ceramic whiskers, short fibers, burnable particles, and inorganic binders are dispersed in water or the like. A slurry is prepared by mixing with a medium, and the slurry is placed in a container having a predetermined shape and dehydrated by suction filtration or the like to obtain a liquid-free substance. If the de-liquid obtained by filtration is compressed by pressing with a punch or the like, each compound is uniformly mixed,
A mixture almost in a close-packed state can be easily obtained.
【００４９】以上のような構成を有する混合体を加熱し
て、焼結性セラミックス粒子が焼結、ひいては焼結性セ
ラミックスの焼結により高硬度セラミックス粒子が焼結
されることにより、本発明の予備成形体が得られる。By heating the mixture having the above structure and sintering the sinterable ceramic particles, and finally sintering the high-hardness ceramic particles by sintering the sinterable ceramic, the present invention provides A preform is obtained.
【００５０】焼結温度は、少なくとも焼結性セラミック
ス粒子が焼結できる温度であればよい。かかる温度で
は、焼結性セラミックス粒子と金属酸化物とが反応す
る。例えば、ＴｉＯ2 とＣａＯとが反応してＣａＴｉＯ
3 を生成する。高硬度セラミックス粒子の周囲に存在し
たＴｉＯ2 とＣａＯとが反応してＣａＴｉＯ3 を生成し
つつＳｉＣを強固に結び付ける。また、新たに生成する
化合物は、一般に焼結性セラミックスよりも焼結されや
すい。従って、両者の反応が進行することにより、焼結
性セラミックス単独の焼結温度よりも低い温度で焼結す
ることが可能となる。焼結性が低い高硬度セラミックス
を主体とするにも拘わらず、高硬度セラミックス粒子が
焼結しないような温度で焼結しても、強固に焼結された
予備成形体が得られる。The sintering temperature may be at least a temperature at which the sinterable ceramic particles can be sintered. At such a temperature, the sinterable ceramic particles react with the metal oxide. For example, TiO 2 and CaO react to form CaTiO
Generates 3 . The TiO 2 and CaO present around the high hardness ceramic particles react with each other to generate CaTiO 3 and firmly bind SiC. In addition, newly generated compounds are generally easier to be sintered than sinterable ceramics. Therefore, the progress of the reaction between the two enables sintering at a temperature lower than the sintering temperature of the sinterable ceramics alone. Even though high hardness ceramics having low sinterability are mainly used, even if sintering is performed at a temperature at which the high hardness ceramic particles do not sinter, a strongly sintered preform can be obtained.
【００５１】このようにして得られる予備成形体は、焼
結性セラミックス、ひいては焼結性セラミックスと金属
酸化物の反応により生成される新たなセラミックスを介
して、高硬度セラミックス粒子、セラミックス短繊維、
セラミックスウィスカ、焼結性セラミックス粒子が各々
の接合部分で融合焼結され、短繊維、ウィスカ、及びセ
ラミックス粒子で形成される間隙が連通気孔となるよう
な多孔質の予備成形体となる。そして、混合体に配合さ
れていた金属酸化物は、主として本発明の予備成形体に
おいて、焼結性セラミックス粒子と反応してなる化合物
として存在している。一方、混合体中に焼失性粒子が配
合されている場合、焼結に際してＣＯ，ＣＯ2 となって
系外へ放出除去、すなわち焼失し、焼失性粒子が混合し
ていた部分は空孔となり、予備成形体の通気性がアップ
する。The preformed body obtained in this manner is made of high-hardness ceramic particles, ceramic short fibers, and the like, via sinterable ceramics, and furthermore, new ceramics generated by the reaction of the sinterable ceramics with the metal oxide.
The ceramic whisker and the sinterable ceramic particles are fused and sintered at the respective joints to form a porous preform in which gaps formed by the short fibers, the whiskers, and the ceramic particles form continuous air holes. The metal oxide mixed in the mixture exists mainly as a compound which reacts with the sinterable ceramic particles in the preform of the present invention. On the other hand, when the burnable particles are blended in the mixture, they become CO and CO 2 during sintering and are released and removed to the outside of the system, that is, burned out, and the portion where the burnable particles are mixed becomes voids, The air permeability of the preform increases.
【００５２】また、セラミックスウィスカや短繊維が共
存する系では、一般に短繊維、ウィスカ及びセラミック
ス粒子で形成される間隙は小さく、複合化に際して母材
金属の溶湯が進入しにくく、所謂巣のある予備成形体が
できやすい。しかし、本発明の予備成形体は、焼結性セ
ラミックス粒子が金属酸化物と反応して、より焼結性に
優れたセラミックスに変化する結果、短繊維、ウィスカ
及びセラミックス粒子で形成される間隙を埋めてしまう
ように焼結して、ほとんど巣のない予備成形体を作成す
ることができるという効果もある。In a system in which ceramic whiskers and short fibers coexist, the gap formed by the short fibers, whiskers and ceramic particles is generally small, so that the molten metal of the base metal does not easily enter into the composite, and a so-called nested spare A molded body is easily formed. However, in the preform of the present invention, as a result of the sinterable ceramic particles reacting with the metal oxide and changing to ceramics having better sinterability, the gap formed by the short fibers, whiskers and ceramic particles is reduced. There is also an effect that it is possible to produce a preform having almost no burrs by sintering so as to fill it.
【００５３】以上のような複合化用予備成形体を用い
て、高圧鋳造法や気体加圧鋳造法により複合化部材を製
造する。Using the composite preform as described above, a composite member is manufactured by a high pressure casting method or a gas pressure casting method.
【００５４】高圧鋳造法とは、例えば、図１に示すよう
な金型１１内部に予備成形体１０をセットし、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を加圧することにより、予備成形体１０の気孔部分
に母材金属を含浸させる方法である。図１中、１４は金
型１１を加熱するためのヒータである。気体加圧鋳造法
は、気体により溶湯を加圧する方法である。In the high-pressure casting method, for example, a preform 10 is set in a mold 11 as shown in FIG. 1, a molten metal 12 of a light metal serving as a base material is poured into the preformed body 10, and the molten metal 12 is This is a method in which the base metal is impregnated into the pores of the preform 10 by pressing. In FIG. 1, reference numeral 14 denotes a heater for heating the mold 11. The gas pressure casting method is a method of pressurizing a molten metal with a gas.
【００５５】複合化部材の母材を構成する軽金属は特に
限定せず、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシ
ウム合金などを用いることができる。具体的には、ＪＩ
Ｓ規格Ｈ５２０２に規格されているＡＣ８Ａ、ＡＣ４Ａ
Ｃ等のマグネシウムを含有するアルミニウム合金が挙げ
られる。The light metal constituting the base material of the composite member is not particularly limited, and aluminum, an aluminum alloy, a magnesium alloy or the like can be used. Specifically, JI
AC8A, AC4A specified in S Standard H5202
An aluminum alloy containing magnesium such as C may be used.
【００５６】溶湯の加圧圧力は、予備成形体の強化材体
積率Ｖｆ（強化材）、予備成形体を構成するセラミック
スの種類、強化材におけるウィスカ、粒子、短繊維の体
積割合、溶湯の種類等により異なる。尚、短繊維及びウ
ィスカが共存する系であっても、上述のように巣がほと
んどない予備成形体が形成される結果、換言すると、多
孔質体としての気孔は、いずれも溶湯が進入していくこ
とができる程度の大きさとなっていることから、従来よ
りも低い加圧力で、巣のない複合化部材を製造すること
ができる。The pressurizing pressure of the molten metal depends on the volume ratio Vf (reinforcing material) of the preform, the type of ceramics constituting the preform, the volume ratio of whiskers, particles, and short fibers in the reinforcing material, and the type of molten metal. Depends on etc. Incidentally, even in a system in which short fibers and whiskers coexist, as a result of forming a preform having almost no nests as described above, in other words, the pores as a porous body are all filled with molten metal. Since the size of the composite member can be increased, a composite member having no nest can be manufactured with a lower pressing force than before.
【００５７】従って、本発明の複合化部材は、本発明に
かかる連通気孔タイプの多孔質体である予備成形体の気
孔部分に母材金属が充填された巣のない複合化部材であ
る。予備成形体で強化されている部分は、複合化部材の
全体であっても特定部分であってもよい。Accordingly, the composite member of the present invention is a composite member having no nests in which the pores of the preformed body, which is the continuous-porous type porous body according to the present invention, are filled with the base metal. The portion reinforced by the preform may be the entire composite member or a specific portion.
【００５８】例えば、加圧鋳造法で用いる金型として、
予備成形体を金型の所定位置にセットされるようなもの
を用いた場合、図２に示すように、摺動部材２が摺動す
る部分のみを強化した部分強化複合化部材を製造するこ
とができる。図２において、１は予備成形体であり、こ
の気孔部分に金属が含浸されており、Ｂ部（破線で囲ま
れた部分）は母材金属のみからなる非強化部分である。
このように所定位置のみ強化された部分強化複合化部材
は、全体が強化された複合化部材と比べて加工困難な部
分が少なくて済むので、生産性が良い。また、強化材の
含有量が少なくて済むので、コスト的にも有利である。For example, as a mold used in the pressure casting method,
When a preform is set at a predetermined position of a mold, as shown in FIG. 2, a partially reinforced composite member in which only the sliding portion of the sliding member 2 slides is manufactured. Can be. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a preformed body, in which pores are impregnated with a metal, and a portion B (portion surrounded by a broken line) is a non-reinforced portion made of only a base metal.
The partially reinforced composite member reinforced only at a predetermined position as described above requires less difficult-to-process portions than the reinforced composite member reinforced as a whole, and therefore has high productivity. Further, since the content of the reinforcing material is small, it is advantageous in terms of cost.
【００５９】さらに、本発明の複合化部材を時効硬化処
理が期待できるような熱処理、例えばＴ６熱処理を行っ
てもよい。これにより、さらに硬度がアップした複合化
部材が得られる。Further, the composite member of the present invention may be subjected to a heat treatment such as an age hardening treatment, for example, a T6 heat treatment. Thereby, a composite member having further increased hardness is obtained.
【００６０】[0060]
【実施例】〔予備成形体の製造〕 実施例１、２：高硬度セラミックス粒子として、平均粒
径１５μｍのＳｉＣ粒子を使用した。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；繊維長１０〜３０μｍで繊維径０．５〜
１．０μｍのほう酸アルミニウムウィスカ；繊維径２〜
１０μｍで繊維長２００〜３００μｍのアルミナ短繊
維；炭酸カルシウム（粒径５μｍ）；焼失性粒子として
平均粒径７５μｍの黒鉛粉末；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、上記物質を均一に分
散させたスラリー液を調製した。吸引脱水口を備えた容
器に調製したスラリー液を入れて吸引し、所定形状を有
する脱水物を得た。この脱水物におけるＴｉＯ2 粒子、
ほう酸アルミニウムウィスカ、アルミナ短繊維、炭酸カ
ルシウムが夫々占める予備成形体全体に対する体積率
（Ｖｆ）は、表１に示す通りである。尚、予備成形体全
体に対する黒鉛粉末の体積率Ｖｆ（黒鉛）は１８ｖｏｌ
％となるようにした。EXAMPLES [Production of Preformed Body] Examples 1 and 2: SiC particles having an average particle diameter of 15 μm were used as high hardness ceramic particles. Commercially available TiO 2 (rutile type) particles having an average particle diameter of 0.3 μm as sinterable ceramic particles; fiber length of 10 to 30 μm and fiber diameter of 0.5 to 0.5 μm
1.0 μm aluminum borate whisker;
Alumina staple fiber having a fiber length of 10 μm and a fiber length of 200 to 300 μm; calcium carbonate (particle diameter: 5 μm); graphite powder having an average particle diameter of 75 μm as burnable particles; and alumina sol as an inorganic binder added to water to uniformly disperse the substance. A slurry liquid was prepared. The prepared slurry liquid was put into a container provided with a suction dewatering port, and suction was performed to obtain a dehydrated product having a predetermined shape. TiO 2 particles in this dehydrate,
Table 1 shows the volume ratio (Vf) of the aluminum oxide borate whisker, alumina short fiber, and calcium carbonate occupied by each of the preforms. The volume ratio Vf (graphite) of the graphite powder to the whole preform was 18 vol.
%.
【００６１】この脱水物を、８００℃に加熱してまず黒
鉛粉末を焼失させ、次いで１１００℃に上げて２時間加
熱して、５６ｍｍ×３６ｍｍ×１５ｍｍの予備成形体を
得た。この予備成形体をＸ線回折分析したところ、チタ
ン酸カルシウムの存在を確認できた。つまり、酸化チタ
ン粒子は、酸化カルシウムと化合して焼結していること
を確認できた。The dehydrated product was heated to 800 ° C. to first burn off the graphite powder, and then heated to 1100 ° C. and heated for 2 hours to obtain a preform of 56 mm × 36 mm × 15 mm. X-ray diffraction analysis of this preform confirmed the presence of calcium titanate. That is, it was confirmed that the titanium oxide particles were combined with calcium oxide and sintered.
【００６２】比較例１〜４：スラリー液の調製にあた
り、ＳｉＣ粒子、酸化チタン粒子、炭酸カルシウムの配
合量（Ｖｆ）を表１に示すように変えた以外は、上記実
施例と同様にして脱水物を得、これを１２５０℃で３時
間加熱して、実施例と同大同形の予備成形体を得た。す
なわち、炭酸カルシウム及び酸化チタンが共存しない場
合には、焼結温度を１２５０℃にまで上げる必要があっ
た。Comparative Examples 1-4: Dehydration was carried out in the same manner as in the above Examples except that the amounts (Vf) of SiC particles, titanium oxide particles and calcium carbonate were changed as shown in Table 1 in preparing the slurry liquid. This was heated at 1250 ° C. for 3 hours to obtain a preform having the same shape as the example. That is, when calcium carbonate and titanium oxide do not coexist, the sintering temperature had to be raised to 1250 ° C.
【００６３】[0063]
【表１】 [Table 1]
【００６４】〔複合化部材の製造〕上記で作製した実施
例１、２及び比較例４の予備成形体を、図１に示す金型
内にセットし、アルミニウム合金であるＡＣ８Ａの溶湯
を注入し、表２に示すような条件で複合化して複合化部
材を得た。[Preparation of Composite Member] The preforms of Examples 1 and 2 and Comparative Example 4 prepared above were set in a mold shown in FIG. 1, and a molten aluminum alloy AC8A was injected. The composite was obtained under the conditions shown in Table 2 to obtain a composite member.
【００６５】得られた実施例１及び実施例２の予備成形
体の電子顕微鏡写真を、夫々図３（ａ）（ｂ）に示す。
また、図３（ａ）の中央部分の模写図を図４に示す。FIGS. 3 (a) and 3 (b) show electron micrographs of the obtained preforms of Examples 1 and 2, respectively.
FIG. 4 is a schematic view of the central portion of FIG.
【００６６】図４において、２１（斜線部分）はウィス
カであり、２２（格子部分）はＳｉＣ粒子である。そし
て、ウィスカ２１及びＳｉＣ粒子２２を囲むように焼結
しているのが酸化チタンあるいはチタン酸カルシウム２
３である。尚、図４中、２４は母材金属である。In FIG. 4, 21 (shaded portions) are whiskers, and 22 (lattice portions) are SiC particles. The sintering surrounding the whiskers 21 and the SiC particles 22 is made of titanium oxide or calcium titanate 2.
3. In FIG. 4, reference numeral 24 denotes a base metal.
【００６７】尚、炭酸カルシウム及び酸化チタンを含有
しない場合（比較例１）、炭酸カルシウムを含有しない
場合（比較例２）、酸化チタンを含有しない場合（比較
例３）は、いずれも予備成形体の強度が不十分であった
ために、複合化に際して予備成形体が壊れてしまい、複
合化部材を得ることができなかった。The preforms containing no calcium carbonate and titanium oxide (Comparative Example 1), no calcium carbonate (Comparative Example 2), and no titanium oxide (Comparative Example 3) were all used. Because of insufficient strength, the preform was broken at the time of compounding, and a composite member could not be obtained.
【００６８】[0068]
【表２】 [Table 2]
【００６９】〔予備成形体及び複合化部材の評価〕 予備成形体の強度 実施例１、２及び比較例４の予備成形体の圧縮強度を測
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。[Evaluation of Preformed Body and Composite Member] Strength of Preformed Body The compressive strength of the preformed bodies of Examples 1 and 2 and Comparative Example 4 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.
【００７０】測定結果を、図５に示す。図５の横軸は強
化材（ＳｉＣ粒子、ＴｉＯ2 粒子、ウィスカ及び短繊維
の総体積）の予備成形体全体に対する体積率（Ｖｆ％）
を示しており、縦軸は圧縮強度（ＭＰａ）を示してい
る。また、図５中、○は実施例であり、●は比較例であ
る。FIG. 5 shows the measurement results. The horizontal axis in FIG. 5 is the volume ratio (Vf%) of the reinforcing material (total volume of SiC particles, TiO 2 particles, whiskers and short fibers) to the whole preform.
And the vertical axis indicates the compressive strength (MPa). In FIG. 5, ○ indicates an example, and ● indicates a comparative example.
【００７１】酸化チタンを含有しないで作成した予備成
形体では、同程度の強化材体積率を有する実施例の予備
成形体よりも圧縮縮強度が低く、図５中、一点鎖線（ハ
ンドリグライン）を満足できないことがわかる。ここ
で、ハンドリングラインとは、複合化部材を製造するの
に必要な圧縮強度、特に予備成形体を金型に取り付けた
り、所定形状に加工するのに必要な強度を示しいる。The preformed body made without containing titanium oxide has a lower compressive shrinkage strength than the preformed body of the embodiment having the same volume ratio of the reinforcing material, and the dashed line (hand rig line) in FIG. Is not satisfied. Here, the handling line indicates a compressive strength necessary for manufacturing the composite member, particularly a strength necessary for attaching the preform to a mold or processing it into a predetermined shape.
【００７２】複合化部材の耐摩耗性 実施例１、２及び比較例４の複合化部材のディスクを製
造し、表３に示す条件で摩耗試験を行なった。Abrasion Resistance of Composite Member Discs of composite members of Examples 1 and 2 and Comparative Example 4 were manufactured and subjected to a wear test under the conditions shown in Table 3.
【００７３】[0073]
【表３】 [Table 3]
【００７４】参考例１として予備成形体を製造すること
なく、ＳｉＣを均一に含有させて作成した複合化部材
（複合化部材に対するＳｉＣ含有率：１５ｖｏｌ％）、
参考例２として、強化材なしのアルミニウム合金（ＡＣ
８Ａ）のＦ材（熱処理なし）単独の摩耗試験結果も併せ
て図６に示す。As Reference Example 1, a composite member prepared by uniformly containing SiC without producing a preformed body (SiC content of the composite member: 15 vol%),
As Reference Example 2, an aluminum alloy without reinforcing material (AC
FIG. 6 also shows the wear test results of the F material (no heat treatment) alone of 8A).
【００７５】参考例２より、強化材がないとディスク側
の摩耗が大きいことがわかる。また、参考例１のよう
に、強化材を予備成形することなく用いた場合には、複
合化部材から強化材たるＳｉＣ粒子が脱落し、脱落した
ＳｉＣ粒子が相手材を攻撃するために、相手材の摩耗が
大きくなった。一方、実施例の複合化部材では、ＳｉＣ
の脱落が少なく、同程度のＳｉＣを含有する参考例１の
ディスクよりも摩耗が少なく、しかも相手材の摩耗も少
なかった。実施例の複合化部材では、ＳｉＣ粒子が焼結
性セラミックスにより脱落しにくくなっているためと考
えられる。尚、ＳｉＣを含有しない比較例４の複合化部
材では、相手材の摩耗は少ないが、ディスク側の摩耗が
大きかった。Reference Example 2 shows that the wear on the disk side is large without the reinforcing material. When the reinforcing material is used without preforming as in Reference Example 1, the SiC particles as the reinforcing material fall off from the composite member, and the dropped SiC particles attack the partner material. The wear of the material has increased. On the other hand, in the composite member of the embodiment, SiC
And less wear than the disk of Reference Example 1 containing the same amount of SiC, and also less wear on the mating material. It is considered that in the composite member of the embodiment, the SiC particles are hardly dropped off by the sinterable ceramics. In the composite member of Comparative Example 4 containing no SiC, the wear of the mating material was small, but the wear on the disk side was large.
【００７６】[0076]
【発明の効果】本発明の耐摩耗性複合化用予備成形体
は、高硬度セラミックス粒子を主体として形成され、し
かも高硬度セラミックス粒子は、焼結性セラミックス粒
子により強固に結び付けられているので、自らの摩耗が
少なく且つ相手材の摩耗も少なくて済むという耐摩耗性
に優れた複合化部材を提供することができる。The preform for abrasion-resistant composite of the present invention is formed mainly of high-hardness ceramic particles, and the high-hardness ceramic particles are firmly bound by the sinterable ceramic particles. It is possible to provide a composite member having excellent wear resistance, in which the wear of the member itself is small and the wear of the mating material is small.
【００７７】また、本発明の予備成形体の製造方法によ
れば、一般に焼結しにくい高硬度セラミックス粒子が主
体となっても、焼結性セラミックス粒子とこれと反応す
る金属酸化物との働きにより強固な予備成形体を製造す
ることができる。Further, according to the method for producing a preformed body of the present invention, even if the main component is generally hard ceramic particles which are hard to be sintered, the function of the sinterable ceramic particles and the metal oxide which reacts with the sintered ceramic particles can be obtained. Thus, a stronger preform can be manufactured.
【００７８】本発明の耐摩耗性複合化部材は、高硬度セ
ラミックス粒子を主体とした予備成形体を用いているの
で、耐摩耗性に優れ、しかも予備成形体で強化する部分
を特定部分に限定することにより、加工し難い部分を最
小限にして、優れた耐摩耗性を発揮することができる。Since the wear-resistant composite member of the present invention uses a preformed body mainly composed of high-hardness ceramic particles, it is excellent in wear resistance, and the portion to be reinforced by the preformed body is limited to a specific portion. By doing so, it is possible to minimize the portions that are difficult to process and exhibit excellent wear resistance.
【図１】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. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of an apparatus used for compounding.
【図２】部分強化複合化部材の一実施例の構成を示す模
式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of an embodiment of a partially reinforced composite member.
【図３】（ａ）、（ｂ）は夫々実施例１及び実施例２の
複合化部材の組織状態を示す電子顕微鏡写真である。FIGS. 3 (a) and 3 (b) are electron micrographs showing the microstructures of the composite members of Example 1 and Example 2, respectively.
【図４】図３（ａ）の写真の中央部の模写図である。FIG. 4 is a schematic view of a central portion of the photograph of FIG.
【図５】予備成形体の圧縮強度の測定結果を示すグラフ
である。FIG. 5 is a graph showing a measurement result of a compressive strength of a preform.
【図６】実施例及び比較例の複合化部材の耐摩耗試験結
果を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the results of a wear resistance test of the composite members of the example and the comparative example.
１ 予備成形体 １０ 予備成形体 １１ 金型 １２ 溶湯 ２１ ウィスカ ２２ ＳｉＣ ２４ 母材金属 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Preformed body 10 Preformed body 11 Die 12 Melt 21 Whisker 22 SiC 24 Base metal
Claims (15)
ラミックス粒子よりも焼結温度が低い焼結性セラミック
ス粒子及び該焼結性セラミックス粒子との反応性を有す
る金属酸化物とともに焼結されていることを特徴とする
耐摩耗性複合化用予備成形体。1. A high-hardness ceramic particle is sintered together with a sinterable ceramic particle having a lower sintering temperature than the high-hardness ceramic particle and a metal oxide having reactivity with the sinterable ceramic particle. A preform for abrasion-resistant composites, characterized in that:
５〜３４ｖｏｌ％である請求項１に記載の耐摩耗性複合
化用予備成形体。2. The preform according to claim 1, wherein the volume ratio of the high hardness ceramic particles is 5 to 34 vol%.
硬度が８以上である請求項１又は２に記載の耐摩耗性複
合化用予備成形体。3. The preform according to claim 1, wherein the high hardness ceramic particles have a Mohs hardness of 8 or more.
粒子、Ａｌ2 Ｏ3 粒子、及びＢＮ粒子からなる群より選
ばれる少なくともいずれか１種である請求項１〜３のい
ずれかに記載の耐摩耗性複合化用予備成形体。4. The high-hardness ceramic particles are made of SiC.
Particles, Al 2 O 3 particles, and wear-resistant composite of a preform according to claim 1 which is at least any one selected from the group consisting of BN particles.
硬度セラミックス粒子よりも融点が低く、且つ粒径が小
さいセラミックス粒子である請求項１〜４のいずれかに
記載の耐摩耗性複合化用予備成形体。5. The abrasion-resistant composite material according to claim 1, wherein the sinterable ceramic particles are ceramic particles having a lower melting point and a smaller particle size than the high-hardness ceramic particles. Preform.
2 又はＳｉＯ2 粒子である請求項１〜５のいずれかに記
載の耐摩耗性複合化用予備成形体。6. The sinterable ceramic particles are made of TiO.
2 or wear resistant composite for preform according to claim 1 which is SiO 2 particles.
ックスウィスカ１５ｖｏｌ％（０を含まない）以下を含
む請求項１〜６に記載の耐摩耗性複合化用予備成形体。7. The preform for abrasion-resistant composite according to claim 1, wherein the volume of the ceramic whisker is not more than 15 vol% (excluding 0) based on the total volume of the preform.
ックス短繊維１５ｖｏｌ％（０を含まない）以下を含む
請求項１〜７のいずれかに記載の耐摩耗性複合化用予備
成形体。8. The preform for abrasion-resistant composite according to claim 1, comprising 15 vol% or less (not including 0) of ceramic short fibers with respect to the total volume of the preform.
ミックス粒子よりも焼結温度が低い焼結性セラミックス
粒子、及び該焼結性セラミックス粒子との反応性を有す
る金属酸化物又は該金属酸化物を分解により生じる無機
化合物が均一に混合された混合体を加熱して、前記焼結
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。9. A high-hardness ceramic particle, a sinterable ceramic particle having a lower sintering temperature than the high-hardness ceramic particle, and a metal oxide or a metal oxide having reactivity with the sinterable ceramic particle. A method for manufacturing a preform for composite, comprising a step of heating a mixture in which inorganic compounds generated by decomposition are uniformly mixed to sinter the sinterable ceramic particles.
酸化マグネシウム及び酸化アルミニウムからなる群より
選択される少なくとも１種である請求項９に記載の複合
化用予備成形体の製造方法。10. The method according to claim 10, wherein the metal oxide is calcium oxide,
The method for producing a composite preform according to claim 9, wherein the preform is at least one selected from the group consisting of magnesium oxide and aluminum oxide.
機化合物は、炭酸カルシウムである請求項１０に記載の
複合化用予備成形体の製造方法。11. The method according to claim 10, wherein the inorganic compound generated by decomposing the metal oxide is calcium carbonate.
ミックス粒子の体積に対する前記焼結性セラミックス粒
子の体積率（焼結性セラミックスの体積／高硬度セラミ
ックスの体積）が３／１００〜１／２である請求項９〜
１１のいずれかに記載の複合化用予備成形体の製造方
法。12. In the mixture, the volume ratio of the sinterable ceramic particles to the volume of the high hardness ceramic particles (volume of the sinterable ceramic / volume of the high hardness ceramic) is 3/100 to 1/2. Certain claims 9-
12. The method for producing a composite preform according to any one of items 11 to 12.
ミックス粒子の体積に対する前記金属酸化物の体積率
（金属酸化物の体積／焼結性セラミックスの体積）が１
／１０〜１である請求項９〜１２のいずれかに記載の複
合化用予備成形体の製造方法。13. In the mixture, the volume ratio of the metal oxide to the volume of the sinterable ceramic particles (volume of metal oxide / volume of sinterable ceramic) is 1
The method for producing a preform for composite according to any one of claims 9 to 12, wherein the ratio is / 10 to 1.
含まれている請求項９〜１３のいずれかに記載の複合化
用予備成形体の製造方法。14. The method according to claim 9, wherein the mixture further contains burnable particles.
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
とする耐摩耗性複合化部材。15. A wear-resistant composite member, characterized in that pores of the preform according to claim 1 are filled with a light metal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3328798A JPH11226719A (en) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Wear resistant preform for composition and its production as well as wear resistant composite member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3328798A JPH11226719A (en) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Wear resistant preform for composition and its production as well as wear resistant composite member |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11226719A true JPH11226719A (en) | 1999-08-24 |
Family
ID=12382330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3328798A Pending JPH11226719A (en) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Wear resistant preform for composition and its production as well as wear resistant composite member |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11226719A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007091471A1 (en) * | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Central Motor Wheel Co., Ltd. | Preform for composite material and process for producing the same |
-
1998
- 1998-02-16 JP JP3328798A patent/JPH11226719A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007091471A1 (en) * | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Central Motor Wheel Co., Ltd. | Preform for composite material and process for producing the same |
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