JPS5923831A - ＳｉＣウイスカ−強化複合材の製造方法 - Google Patents

ＳｉＣウイスカ−強化複合材の製造方法

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JPS5923831A
JPS5923831A JP57130293A JP13029382A JPS5923831A JP S5923831 A JPS5923831 A JP S5923831A JP 57130293 A JP57130293 A JP 57130293A JP 13029382 A JP13029382 A JP 13029382A JP S5923831 A JPS5923831 A JP S5923831A
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sic
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whiskers
plastics
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勝 秋山
Jotaro Yamada
山田　穰太郎
Masaya Takahata
高畑　正也
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Tokai Carbon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明け、金属、合金、プラスチックなどの基羽物質を
８１Ｃウイスカーで強化する高（４Ｌ能複合材の製造方
法に関する。
ＳｉＣウィスカーは、極めて高位の強度、弾性率、耐熱
性、化学的安定性々どの個有特性を備えるうえに、マト
リックス物質との濡れ性が優れているため古くから金属
あるいはプラスチックの複合強化材として有用視され１
いるが、未だに実用化の軌道に乗っていない。このｈｌ
も大きな技術的理由は、マトリックス物質中への均質な
混入分散が内錐な点にある。すなわち、ＳＩＣウィスカ
ーはＳ１０．含有粉末と炭材粉末の混合物を不活性算囲
気下に１４００〜２０００℃の温度域で気相反応させる
ことＫより製造されるが、得られる生成物は密生したＳ
ｉＣウィスカーが無方向ＫＰ８み合って容易に解すこと
ができないケーキ状の組織形態を呈しており、これがマ
トリックス物質への均質分散を損ね、ひいては実用化を
阻害する要因と１つでいる。
発明者らは、ＳｉＣウィスカーの生成形：Ｌ！！が反応
系の選定により極めて均一空隙組織をもつスボンジ状ケ
ーキ質に転化する事実に着目し、この形態を解体せずＫ
ＰＲ維骨格として利用する技術について研究を重ねた結
果本発明の開発に至ったものである、 すなわち、本発明により提供されるＳｉＣウィスカー強
化複合４４の製造方法は、マ）　ＩＪラックス質中にウ
ィスカーを混入分散する複合化技術とけ異なり、ＳｉＣ
ウィスカーのスポンジ状ケーキを繊維骨格としこれにマ
トリックス物質を導入介在させたのちに必要に応じて所
ｑノ形状に熱圧成形することを構成的ｌ特徴とする。
繊維骨格となるＥＩｉＣウィスカーのスポンジ状ケーキ
はζ−籾殻灰化残渣ま丸けＳ１分に対しＦｅ、Ｎ１、Ｃ
ｏの水溶性化合物を６０〜２５０重景係含有するシリカ
ゲルをけい素源原料とし、これにＤＢＰ吸１’ｌｌｌ　
量５０　ｍｌ、／　Ｉ　ＯＯ、Ｆ　　以−Ｆの粒子凝集
構造を有するファーネスカーボンブラック（次相）およ
びＮａＣ１（生成空間形成相）の過剰量を混合して密閉
反応容器内に軽く充填し、非酸化性界囲気］Ｆで１３０
０〜１７００℃の温度に加熱したのち残留炭材を焼却除
去することＫより生成される。爪も高性能の複合４４が
得られるスポンジ状ケーキの形態は、ｉσ径０２〜１．
０μｍ１１　、アスペクト比１００以上のβ−８，ｉ　
Ｃｊｌｉ結晶が均質無方向に絡み合った組織体で、これ
は上記反応系原料の配合比率をけ■： い累ｆｆｌ１原刺Ｗ炭イイ１．１〜１．５　：　ＮａＣ
ｄ　Ｏ，８−１，０に設定することによって生成するこ
とができる。
該配合条件による生成ケーキは、嵩密度００３．〜１０
、０５９／ｃｄ、気孔率９８．１−９８．７％の極めて
均一な空隙分布を有する組織ｔ１り造を呈している。し
たがって、生成ケーキそのま゛まの組織形態で繊維渭格
としての適格性を備えるが、これを均等に圧縮して密度
を上昇させることにより複合相に対するＶｆ値を所望の
範囲に制御することも可能となる。
しかし、余り圧縮比を高くするとＳｉＣウィスカーの破
断が生ずるうえにマトリックス物質の導入介在が困難と
なるため、ケーキ嵩密度として１９Ｐ　／　ｃａ　ｔで
に留めることが望ましい。また、ケーキは反応容器ＫＧ
う形状に生成するから、反応容器の内面形状を予め選定
することＫより最終複合相と同形状の生成ケーキを得る
ことができ、圧縮段階て所望形状の繊ｆ（１，渭格に形
成することもできる。
マトリックス物質としてｔ」、Ｍｇ、　Ａｌ、Ｓｉ、Ｔ
１、ＣｒＳＭｎ、Ｆｅ、Ｇｏ、Ｎ１、Ｃｕ、　Ｚｎ、　
Ａｇ、　Ｔａ、　Ｗなどの金属またｋよこれもの合金、
エポキシ樹脂、ポリニスデル樹脂、フェノール樹脂、ポ
リイミド樹脂、尿素樹脂等の各類プラスチックが用いら
れる。
これらマトリックス物質をスポンジ状゛ケーキの繊維骨
格に導入介在させるには、液状（金属、合となるスポン
ジ状ケーキを肉薄に形成するか、薄板状にスライスした
のち行なうことが好ましい。
複合化された成形体ｔ↓、必要に応じてその！ｊまある
いはＩｉ′Ｒ層した状態で熱間圧延、モールド熱用、ア
イソスタティックプレスなど適宜な形成手段により所望
形状に加圧成形する。
このようＫして得られるＳｉＣウィスカー強化複合材は
、ＳｉＣウィスカーが無秩序に配列した均−空隙中にマ
トリックス物質が強固に介在した均質かつ等方性の組織
構造を呈し、高性能の複合強化特性が付与される。
大発明によれば、従来の分散複合化技術に必須とされて
いる困難かつ煩雑なＳｉＣウィスカー生成ケーキの解し
工程を要さず釦、所望のＶｆ値をイラする均質強固なＥ
ｉ　ｉ　Ｃウィスカー強化複合相が迅速に得られるから
、航空機用タービン、自動車エンジンなどから建築用、
レジャー用の分野に至る広範囲の構造・機能側石として
有用な複合相がｍ産しえる工業的利益がもたらされる。
実施例　Ｉ ８１分に対しＣｏＣ１，７，０重１ハ係を含有するシリ
カゲル微粉末（２００メツシユ以下）をけい素源原料と
し、これを炭材としてＤＢＰ吸油Ｍ：＋３０ｍ１／１０
０Ｆ、よう素吸着ＪへＩｏｎア１９’１５’の１１“力
性を有する工ｌ５ＡＦ−Ｈθ級ファーネスカー号でンブ
ランク〔東ｄσカーボン■製Ｉ　５ＥＡＳＴ　５１（１
）を１１０重量部、生成空間形成月としてＮ　ａ　Ｃｌ
を９ｏｌｉ−１部の各配合比率で均一に混合し、次のよ
うＫしてＳＩＣライスカーのスポンジ状ケーキを作成し
た。
混合原料を内径１００朋、高さ２５０ｍｍの高純度黒鉛
製反応容器に軽くｔ填し、反応容器の上部に黙鉛蓋を付
してアチソンｆｉ１１　電気炉に移したのち周囲をコー
クス粒バッキングで被包した。炉を通常、昇温し、炉内
を非酸化性雰囲気に保持しながら１６００℃て４時間加
熱処理した。加熱処理後、内容物を解体せずに反応容器
から取り出し、大気中で７００℃の温度に熱処理して残
留する炭月成分を燃焼除去した。イ１４られたスポンジ
状ケーキは、直径１００朋、高さ２００朋の純粋Ｅｌｉ
Ｃウイス゛カーが無方向に絡み合った均質密生集合体で
、構成するＥ；　ｉ　Ｃウイス°カーの性状は直径０２
〜０５μ？＋１、長さ１００〜２００μｍのβ型単結晶
、＃Ａ織休体性状は真比重３．１７１／ｃｄ、嵩密度０
０４り、４成平均気孔率９８７チであった。
上記スポンジ状生成ケーキを内径１００朋の円筒金型に
入れ、厚さが２朋になるまで上下から圧の 縮した。圧縮後にスポンジ状ケーキの性状は、嵩密度０
．４１／１ｒｔｌ、平均気孔率８２％であった。
ＵＥ＆＆ｌ＞ｉｆ後のスポンジ状ケーキをｉｓ　Ｍｒ　
−ｗ　＋名とし、ン（ 溶グ法によりアルミニウム台金（２０２４−陣）を含浸
し、次いで熱圧成形した。
得らｔしたＳｉＣウィスカー強化Ａ／複合利の強度ｌｌ
′ｙ性を下表に示した。
本発明による複合拐は十分強化され、ＦＥｉＣウィスカ
ーの偏在による位置的特性変動のない等方性均質組織で
あることが確Ｎ？３された。
実施例　２ ５ＸｉｌｆｕｉＪ１のＦＥｉＣウィスカー化成ケーキを
厚さ５朋の薄板にスライスした。ついで薄板の両面にフ
ェノールホルムアルデヒド初期縮合物を塗布し、これを
゛゛三層積重ねて１７０℃の温度で５ｍｍｍｍ間隙Ｃル
ール通して圧延したのち、１７０℃の温度で硬化した。
得られたＦＲＢ抜合材は、引張り強さ９０　Ｋ１７ｍ　
：、弾性率９ｔＯｎＡｊ　の高性能強化特性を有するも
のであった。
特許出願人　　東海カーボン株式会社 代理人　弁理士高畑正也 手続補正ｉＩ（自発） 昭和５８年７月２／日 特許庁長官　若　杉　和　夫殿 １　事件の表示 昭和５７年特許ＩＪｊ第１３０２９３号２　発明の名称 ＳｉＣウィスカー強化強化側合羽造方法３　補正をする
者 事件との関係　　特許出願人 東京都港区北育山−丁目２番３号 東海カーボン株式会社 取締役社長　　伊　藤　國二部 ４代理人 東京都港区北青山−丁目２番３号（前出ビル）明細書の
１特許請求の範囲」の欄および「発明の（１）「％詐誠
求の範囲」を、次のとおり補正する。
「２、特許請求の範囲 １、ＳｉＣウィスカーのユ遮！ボンジ状ケーキからなる
繊維骨格に金属、合金、プラスチック等のマトリックス
物質を導入介在させ、必要に応じて所望形状に加圧成形
することを特徴とするＳＩＣウィスカー強化複合材の製
造方法。
２、ＳｉＧウィスカー（ＤａＥＩｌｊｔスポンジ状ケー
キからなる繊維骨格が、直径０．２〜１．０μｍ、アス
ペクト比１００以上のβ−１３１Ｃ単結晶が無方向に絡
み合った生成ケーキまたはこれを圧縮した嵩密度００３
〜１．９ｆ／ｍの組織体で構成される特許請求の範囲第
１ｆｊ４記載のＳｉＣウィスカー強化複合材の製造方法
。」 （２）明細書第３頁８行目および１２〜１３行目、第４
頁２行目、第５頁１０行目、第７頁２行目および１１行
目の「スポンジ状ケーキ」を、「生成スポンジ状ケーキ
」に補正する。
（３）明細書第６負１４行目のｆ−ＣＯＣｌ、Ｊを、［
ｃｏｃｅ、　。
６Ｈ，ＯＪに補正する。
（４）明細書側６頁１６行目の「・・・・、これを炭材
・・・」を、「・−・・、これに炭材」に補正する。
（５）明細書第６負１９行目の「厚さが２關・・・」を
、［厚さが２０１・・・」に補正する。
（Ｃ１）　　Ｆ！Ａ細書第８頁Ｉ行目の「平均気孔率８
２チ」を、「平均気孔率８７チ」に補正する。
（７）明細書第８頁３行目「溶浸法・・・・・・を」の
記載部分を、「溶浸法により溶融したアルミニウム合金
（２０２４）をｌ　ｔｏｎ／ｃｆＩの圧力下で」に補正
する。
（８）明細書筒８頁７行目以ドの表を、以下のとおり補
正する。
（０）明細書第９頁２行目の「引張り強さ９０　Ｋｆ／
ｍｊ　Ｊを、「引張り強さ７．０Ｋｙ／ｙａ」に補正す
る。
００　　明細書筒９頁３行目の「弾性率９　ｔｏｎ／ｍ
ｊ　Ｊを、［弾性率０．９　ｔｏｎ７．ｊ　Ｊ　Ｋ補正
スル。
以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、ＳＩＣウィスカーのスポンジ状ケーキからなる繊＃
    ｆ［、ｆ格に金属、合金、プラスチック等のマトリック
    ス物質を導入介在させ、必要に応じて所望形状に加圧成
    形することを特徴どするＳｉＣウィスカー強化複合材の
    製造方法。 ２、　Ｓ　ｉ　Ｃウィスカーのスポンジ状ケーキからな
    る繊維骨格が、直径０２〜１．　Ｏ／Ｊ　ｍ、アスペク
    ト比１００以上のβ−８ｉＣ単結晶が無方向に絡み合っ
    た生成ケーキまたはこれを圧縮した高密度０．０３〜１
    ９り／Ｃイのｍ織体で構成されるＱ’Ｍ　ｔ’ｒ　ＫＮ
    求の範囲第１項記載のＳｉＣウィスカー強化複合拐の製
    造方法。
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