JPS61139630A - Manufacture of intermediate material of metallic-type composite material - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain the intermediate material easy of forming and hardly causing deterioration, by spraying slurry consisting of metal powder and an organic binder on reinforced fiber wound around a mandrel. CONSTITUTION:The metal powder 1 is mixed with the organic binder to form the slurry, which is sprayed on the reinforced fiber 4 wound around the mandrel 8. In this way, the intermediate material 6 easier of forming and hardly causing deterioration can be obtained. This intermediate material 6 can be used for aircraft, space equipments, armament and the like.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、航空機、宇宙機器、兵器、スポーツ用品、ロ
ボット等の工作−械なｐに使用する金属系複合材ｒ１の
中間素材製作方法に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing an intermediate material of metal composite material r1 used for machine tools such as aircraft, space equipment, weapons, sporting goods, and robots. It is something.

［従来の技術］　　　′ 金属系複合材料め中間素材の従来の製作方法は、第４図
に示すようにマンドレルａの上にマトリックス金属箔す
を敷き、その上に強化１１１１ｔＣを一定のピッチで巻
付け、この強化ｍｍｃとマトリックス金属箔すと榎アク
リルや′ポリエステル等の樹脂を用いて接着するのが一
般的である。[Prior art] ' The conventional method for manufacturing intermediate materials such as metal-based composite materials is to lay a matrix metal foil on a mandrel a, and then wind reinforced 1111tC on top of it at a constant pitch, as shown in Figure 4. This reinforced mmc is generally bonded to the matrix metal foil using a resin such as acrylic or polyester.

このようにして製作された中間素材は、第５図に示すよ
うに強化繊ＩｆｆＣの位置している部分にのみ樹脂の接
着剤ｄが塗布されていて、グリーンテープｅと呼ばれて
いる。The intermediate material produced in this manner has a resin adhesive d applied only to the portion where the reinforcing fibers IffC are located, as shown in FIG. 5, and is called a green tape e.

また、この中間素材とは別に、第６図に示すようにマト
リックス金ｆｉｆをプラズマスプレィ法などにより溶射
した溶射テープｑと呼ばれる中間素材もある。In addition to this intermediate material, as shown in FIG. 6, there is also an intermediate material called thermal spray tape q, in which matrix gold fif is thermally sprayed by a plasma spray method or the like.

上記グリーンテープｅおよび溶射テープ０のいずれの場
合にも、線径０，１１１ｍを超える太さの強化ｍｔｉｔ
ｔｃを用いるときにはマトリックス素材としてマトリッ
クス金属箔すを必要としており、これは素材金属の加工
性により杭成形が困難であったり、あるいはコスト的に
問題を生ずる場合がある。In both cases of green tape e and thermal spray tape 0, reinforced mtit with a wire diameter exceeding 0.111 m
When using tc, a matrix metal foil is required as a matrix material, which may be difficult to form into piles due to the workability of the material metal, or may cause problems in terms of cost.

金属系複合材料は、製作すべき部品の形状に積層し、第
７図に示すようにステンレス等のバラクｈに封入して適
切な温度に加熱し、プレスｉ等により加圧して接合成形
する。金属系複合材料がグリーンテープｅの場合には、
強化ｍｕＣをマトリックス金属箔すに接着しておくため
に多量の接着剤ｄを必要とするのであるが、第７図に示
すようにバッグｈ内で加熱中に接着剤ｄを除去するため
、矢印ｊで示すようにバッグｈ内を真空ポンプで吸引し
、この状態の保持時間として例えば５００℃で２時間が
接着剤ｄの除去サイクルとして推奨されていて、製造時
間を長くする原因となっている。The metal-based composite material is laminated in the shape of the part to be manufactured, sealed in a bar made of stainless steel or the like as shown in FIG. 7, heated to an appropriate temperature, and bonded and formed by applying pressure using a press or the like. When the metal composite material is green tape e,
A large amount of adhesive d is required to adhere the reinforced muC to the matrix metal foil, but as shown in Fig. 7, the adhesive d is removed during heating in the bag h. As shown in j, the inside of the bag h is suctioned with a vacuum pump, and the holding time in this state is, for example, 2 hours at 500°C, which is recommended as the removal cycle for the adhesive d, which causes a long manufacturing time. .

また金属系複合材ｒ１が第６図に示す溶射テープｑの場
合には、マトリックス金属ｒの溶射装置価格が比較的高
価である。さらにプラズマスプレィ等ではプラズマフレ
ームが数千度以上の極めて高温であり、少なくとも金属
を溶融溶射するところから、強化ｍｍｃを過熱して劣化
させたり、あるいはマンドレルａ　（第４図参照）の熱
膨張により強化ｍｍｃに許容以上の引張応力を与えて劣
化させることがある。またマトリックス金属ｆが飛翔し
ようとする間にその表面に酸化層を生じ、この酸化層の
ためにマトリックス金属ｆの特性や成形性を著しく減じ
ることがある。溶射テープｇは、特に直径０．１ｍｍを
超える強化繊組Ｃを使用した場合には強化繊維Ｃ自体の
剛性が高く、直接溶射テープｇにより曲面を持った部品
に成形するようなことは困難であり、さらにマトリック
ス金ｆｆ１ｆの歩留り（中間素材として付着する隋／溶
射に供給する量）が低く、一般に５０〜８０％である。Further, when the metal-based composite material r1 is a thermal spray tape q shown in FIG. 6, the cost of a thermal spraying apparatus for the matrix metal r is relatively high. Furthermore, in plasma spraying, etc., the plasma flame is extremely high temperature of several thousand degrees or more, and at least from the point where the metal is melted and sprayed, the reinforced mmc may be overheated and deteriorated, or due to thermal expansion of the mandrel a (see Figure 4). The reinforced mmc may be subjected to tensile stress exceeding the allowable value and deteriorated. Further, while the matrix metal f is about to fly, an oxidized layer is formed on its surface, and this oxidized layer may significantly reduce the properties and formability of the matrix metal f. In thermal spray tape g, especially when reinforcing fiber assembly C with a diameter exceeding 0.1 mm is used, the stiffness of the reinforcing fiber C itself is high, and it is difficult to directly mold parts with curved surfaces using thermal spray tape g. Moreover, the yield of matrix gold ff1f (the amount of metal deposited as an intermediate material/supplied to the thermal spray) is low, generally 50 to 80%.

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、従来のような箔を必ずしも必要とせず、成形
しやすく、劣化の生じない金属系複合材料の中間素材製
作方法を提供するものである。[Problems to be Solved by the Invention] The present invention provides a method for producing an intermediate material for a metal-based composite material that does not necessarily require a conventional foil, is easy to mold, and does not cause deterioration.

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、金属粉末を有機バインダーと混合してスラリ
ーとした後、マンドレルに巻いた強化繊維上に前記スラ
リーをスプレィする金属系複合材料の中間素材製作方法
に係るものである。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a method for producing an intermediate material for metal-based composite materials, which comprises mixing metal powder with an organic binder to form a slurry, and then spraying the slurry onto reinforcing fibers wound around a mandrel. This is related to.

［作　　　用］ マンドレルに巻いた強化Ｉｌｎ上に、金属粉末を有機バ
インダーと混合したスラリーをスプレィすることにより
、出来上った中間素材をマンドレルから無理なく取り外
すことができる。[Function] By spraying a slurry of metal powder mixed with an organic binder onto the reinforced Iln wound around the mandrel, the finished intermediate material can be easily removed from the mandrel.

［実　施　例１ 以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。[Implementation Example 1] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

マトリックス（母材）として、アルミニウム材質によっ
て異なるが、アルミニウム合金の場合には一３２５メツ
シュ以下の粒痩の粉末が望ましく、有機溶剤の量を調整
してスプレィするのに適する粘度にしておく。The matrix (base material) differs depending on the aluminum material, but in the case of aluminum alloys, a fine powder of 1325 mesh or less is desirable, and the amount of organic solvent is adjusted to have a viscosity suitable for spraying.

一方、ボロン、炭素、炭化ケイ素、タングステン等の強
化側１を、図示しないマンドレルに巻く９゜マンドレル
の表面には予め箔状のマトリックス素材を敷いておいて
もよいし、敷かなくでもよいが、箔を敷かない場合には
、マンドレルの表面を平滑面に精密仕上げしておく。On the other hand, a foil matrix material may or may not be laid in advance on the surface of a 9° mandrel in which the reinforced side 1 made of boron, carbon, silicon carbide, tungsten, etc. is wound around a mandrel (not shown). If foil is not used, the surface of the mandrel should be precision-finished to a smooth surface.

強化ｔｆｔＡＭ４をマンドレルに巻いた後、塗装などに
広く用いられているスプレィガンにより、スラリー３を
マンドレルに巻いである強化繊維４上にスプレィ５する
。このようにすることにより、第３図に示すように強化
繊Ｎ４と金属粉末１とが立体的に並び、それらを接着剤
が固定している状態になるので、従来のグリーンテープ
ｅに比べて、接着剤の量が３分の１ないし４分の１です
む。このため溶剤の除去が容易となり、特別な除去加熱
サイクルを必ずしも必要としなくなる。After the reinforced TFTAM 4 is wound around a mandrel, slurry 3 is sprayed 5 onto the reinforced fibers 4 wound around the mandrel using a spray gun widely used for painting and the like. By doing this, as shown in Figure 3, the reinforcing fibers N4 and the metal powder 1 are lined up three-dimensionally and are fixed by the adhesive, so compared to the conventional green tape e. , the amount of adhesive required is one-third to one-fourth. This facilitates the removal of the solvent and does not necessarily require a special removal heating cycle.

このようにして製作した中間素材６　（第１図、第２図
参照）は、第２図に示すように刃物１を用いて、マンド
レル８から無理なく取り外すことができる。The intermediate material 6 produced in this way (see FIGS. 1 and 2) can be easily removed from the mandrel 8 using the cutter 1 as shown in FIG.

［発明の効果］ 本、発明は、次の効果がある。[Effect of the invention] This invention has the following effects.

（１）　　金属箔に強化繊組を接着したグリーンテー６
一 プに劣らない柔軟性を持った中間素材を製作することが
できる。(1) Green table 6 with reinforced fiber bonded to metal foil
It is possible to produce an intermediate material with flexibility comparable to that of Ippo.

０）　接着剤の昂が少なくてすむため、特別な除去加熱
号イクルを必要としない。0) There is no need for a special removal heating cycle because the adhesive is less heated.

に）　中間素材の柔軟性は、接着剤成分の蒸発などによ
り日時の経過により失なわれていくが、アセトン等の有
機溶剤を表面にスプレィすることで柔軟性は回復する。(2) The flexibility of the intermediate material is lost over time due to evaporation of the adhesive component, but the flexibility can be restored by spraying an organic solvent such as acetone onto the surface.

（へ）　有機溶剤を再スプレィすることで中間素材は柔
軟性と共に接着性をも回復するので、本発明の方法で製
作した中間素材を積層し、低い圧力で押すなどして部品
形状に近い予備成形体を作ることができる。(f) By respraying the organic solvent, the intermediate material recovers its flexibility and adhesiveness, so the intermediate material produced by the method of the present invention is layered and pressed with low pressure to create a preliminary material that closely resembles the part shape. Molded objects can be made.

（Ｖ）　　中間素材を作る過程で、溶射テープのように
原料に熱を加えることがないため、劣化現象が生じない
。(V) In the process of making the intermediate material, heat is not applied to the raw material unlike thermal spray tape, so no deterioration phenomenon occurs.

％、ｔ）　　粉末として使用することにより優れた特性
を発揮する金属素材を用いるような場合、酸化汚染や熱
的変質を生ずることなく、金属素材の特性を出すことが
できる。%, t) When using a metal material that exhibits excellent characteristics when used as a powder, the characteristics of the metal material can be exhibited without causing oxidation contamination or thermal alteration.

・−′″ｉ＋＋ｉ＋＋図面説明 、１１ 第１図は本発明の一実施例の工程図、第２図、は中間素
材をマンドレルから取り外す状態を示パす斜視図、第３
図は本発明の方法で製作した中間素材の部分的な拡大断
面図、第４図は従来方法のマンドレルに強化繊帷を巻い
た過程を示す斜視図、第５図、第６図は従来方法で製作
した中間素材の部分的な拡大図、第７図は従来方法の加
熱工程を示す拡大断面図である。・-'''i++i++ Explanation of drawings, 11 Figure 1 is a process diagram of an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing the state in which the intermediate material is removed from the mandrel, and Figure 3
The figure is a partially enlarged sectional view of the intermediate material produced by the method of the present invention, Figure 4 is a perspective view showing the process of winding reinforcing fiber around a mandrel using the conventional method, and Figures 5 and 6 are the conventional method. FIG. 7 is a partially enlarged view of the intermediate material produced in the above, and FIG. 7 is an enlarged sectional view showing the heating process of the conventional method.

図中、１は金属粉末、２は有機バインダー、３はスラリ
ー、５はスプレィ、６は中間素材、８はマンドレルを示
す。In the figure, 1 is a metal powder, 2 is an organic binder, 3 is a slurry, 5 is a spray, 6 is an intermediate material, and 8 is a mandrel.

特　　許　　出　　願　　人 ■業技術院長 等　　々　　力　　　達 第１図Patent applicant ■Director of Industrial Technology etc., power, etc. Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １）金属粉末を有機バインダーと混合してスラリーとし
た後、マンドレルに巻いた強化繊維上に前記スラリーを
スプレイすることを特徴とする金属系複合材料の中間素
材製作方法。1) A method for producing an intermediate material for a metal-based composite material, which comprises mixing metal powder with an organic binder to form a slurry, and then spraying the slurry onto reinforcing fibers wound around a mandrel.