JPS616242A - 繊維強化金属複合材料 - Google Patents
繊維強化金属複合材料Info
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- JPS616242A JPS616242A JP59127127A JP12712784A JPS616242A JP S616242 A JPS616242 A JP S616242A JP 59127127 A JP59127127 A JP 59127127A JP 12712784 A JP12712784 A JP 12712784A JP S616242 A JPS616242 A JP S616242A
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
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- C22C47/02—Pretreatment of the fibres or filaments
- C22C47/06—Pretreatment of the fibres or filaments by forming the fibres or filaments into a preformed structure, e.g. using a temporary binder to form a mat-like element
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、繊維強化金属複合材料に係り、更に詳細には
アルミナ−シリカ系短繊維を強化繊維とし純銅又は銅合
金をマトリックス金属とする繊維強化金属複合材料に係
る。
アルミナ−シリカ系短繊維を強化繊維とし純銅又は銅合
金をマトリックス金属とする繊維強化金属複合材料に係
る。
従来技術
純銅及び銅合金は摺動特性や１＃電性に優れていること
から、摺動材料や電気接点材料などとして賞月されてい
る。しかし従来より公知の銅合金に於ては、それが過酷
な条件下にて使用される摺動部材に適用された場合には
、耐摩耗性や耐焼付き性が不十分であることが多い。ま
た電気接点材料などの耐摩耗性を向上させるべく、純銅
に種々の合金元素を添加することが行われているが、電
気接点材料などの耐摩耗性を向上させるべく種々の合金
元素を添加すれば、その導電性が低下してしまうという
問題があり、そのため電気接点材料などの耐摩耗性及び
導電性を共に向上させることは非常に困難である。
から、摺動材料や電気接点材料などとして賞月されてい
る。しかし従来より公知の銅合金に於ては、それが過酷
な条件下にて使用される摺動部材に適用された場合には
、耐摩耗性や耐焼付き性が不十分であることが多い。ま
た電気接点材料などの耐摩耗性を向上させるべく、純銅
に種々の合金元素を添加することが行われているが、電
気接点材料などの耐摩耗性を向上させるべく種々の合金
元素を添加すれば、その導電性が低下してしまうという
問題があり、そのため電気接点材料などの耐摩耗性及び
導電性を共に向上させることは非常に困難である。
本願発明者等は摺動材料や電気接点材料などとして使用
されている純銅及び銅合金に於ける上述の如き問題に鑑
み、穆々のアルミナ−シリカ系短繊緒を強化材とし純銅
及び銅合金をマトリックス金属と１６複合材料を製造し
、それらの複合材料について種々の実験的研究を行った
結果、強化材としてのアルミナ−シリカ系短繊維の体積
率や、アルミナ−シリカ系短繊維の繊維集合体中に一般
に含まれている非繊維化粒子の総聞などが成る特定の範
囲に維持される必要のあることを見出した。
されている純銅及び銅合金に於ける上述の如き問題に鑑
み、穆々のアルミナ−シリカ系短繊緒を強化材とし純銅
及び銅合金をマトリックス金属と１６複合材料を製造し
、それらの複合材料について種々の実験的研究を行った
結果、強化材としてのアルミナ−シリカ系短繊維の体積
率や、アルミナ−シリカ系短繊維の繊維集合体中に一般
に含まれている非繊維化粒子の総聞などが成る特定の範
囲に維持される必要のあることを見出した。
発明の目的
本発明は、本願発明者等が行った種々の実験的研究の結
束得られた知見に基づき、純銅及び銅合金と実質的に同
等の摺動特性及び導電性を有し、それ自身の耐摩耗性及
び相手材に対する摩擦特性にも優れた複合材料を提供す
ることを目的としている。
束得られた知見に基づき、純銅及び銅合金と実質的に同
等の摺動特性及び導電性を有し、それ自身の耐摩耗性及
び相手材に対する摩擦特性にも優れた複合材料を提供す
ることを目的としている。
発明の作用及び効果
本発明によれば、純銅又は銅合金がアルミナ−シリカ系
短繊維にて複合強化されるので、純銅又は銅合金の耐摩
耗性を大幅に向上させることができ、またアルミナ−シ
リカ系短繊維の体積率やアルミナ−シリカ系短繊維の繊
Ｈｍ合体に一般に含まれる非繊維化粒子のｍｌなどが所
定の範囲に維持されるので、相手材を過剰に摩耗するこ
とがなく、従ってそれ自身の耐摩耗性及び相手材に対す
る摩擦特性の両方に優れた複合材料を得ることができる
。
短繊維にて複合強化されるので、純銅又は銅合金の耐摩
耗性を大幅に向上させることができ、またアルミナ−シ
リカ系短繊維の体積率やアルミナ−シリカ系短繊維の繊
Ｈｍ合体に一般に含まれる非繊維化粒子のｍｌなどが所
定の範囲に維持されるので、相手材を過剰に摩耗するこ
とがなく、従ってそれ自身の耐摩耗性及び相手材に対す
る摩擦特性の両方に優れた複合材料を得ることができる
。
また本発明によれば、マトリックス金属としての純銅及
び銅合金を従来の接点材料用の銅合金に比して遥かに導
電性に優れた純銅又は銅合金に選定することができ、ま
た後に詳細に説明する如く、本願発明者等が行った実験
的研究の結束によれば、アルミナ−シリカ系短繊維の体
積率が比較的小さい領域に於ても十分な耐摩耗性を確保
し口相手材に対する摩耗量を十分に低減し得るので、従
来の電気接点材料に比して遥かにそれ自身の耐摩耗性及
び相手材に対する摩擦特性に優れ且導電性の高い複合材
料を得ることができる。
び銅合金を従来の接点材料用の銅合金に比して遥かに導
電性に優れた純銅又は銅合金に選定することができ、ま
た後に詳細に説明する如く、本願発明者等が行った実験
的研究の結束によれば、アルミナ−シリカ系短繊維の体
積率が比較的小さい領域に於ても十分な耐摩耗性を確保
し口相手材に対する摩耗量を十分に低減し得るので、従
来の電気接点材料に比して遥かにそれ自身の耐摩耗性及
び相手材に対する摩擦特性に優れ且導電性の高い複合材
料を得ることができる。
アルミナ−シリカ系短繊維は一般にガラス繊維、シリカ
−アルミナ繊維、アルミナＭＩＨに大別される。これら
の繊維のうらアルミナの含有量が４０ｗｔ％以下である
ガラスｌ！緒は耐熱温を腹が低く、従って銅合金との複
合時に高温度に加熱されると、ガラスｕＡＨが非晶質状
態にて保有していた強度や硬さの如き特性が損われたり
ｔｌＡＮとしての性状が変化してしまい、また他の繊維
に比して強度や耐摩耗性向上効果が十分ではないので、
複合材料の強化材どしては好ましくない。これに対しア
ルミナの含有量が４０ｗｔ％以上である所謂シリカ−ア
ルミナｍ緒やアルミナｍｓは耐熱温度も高く、ガラスＩ
ｔＭに比して強度や耐摩耗性向上効果も高く、純銅や銅
合金との反応により劣化も生じないものである。従って
本発明に於て使用されるアルミナ−シリカ系短繊維はア
ルミナの含有率が４Ｑｗｔ％」ス上のアルミナ−シリカ
系短繊維、即らシリカ−アルミナ繊維及びアルミナ繊維
である。
−アルミナ繊維、アルミナＭＩＨに大別される。これら
の繊維のうらアルミナの含有量が４０ｗｔ％以下である
ガラスｌ！緒は耐熱温を腹が低く、従って銅合金との複
合時に高温度に加熱されると、ガラスｕＡＨが非晶質状
態にて保有していた強度や硬さの如き特性が損われたり
ｔｌＡＮとしての性状が変化してしまい、また他の繊維
に比して強度や耐摩耗性向上効果が十分ではないので、
複合材料の強化材どしては好ましくない。これに対しア
ルミナの含有量が４０ｗｔ％以上である所謂シリカ−ア
ルミナｍ緒やアルミナｍｓは耐熱温度も高く、ガラスＩ
ｔＭに比して強度や耐摩耗性向上効果も高く、純銅や銅
合金との反応により劣化も生じないものである。従って
本発明に於て使用されるアルミナ−シリカ系短繊維はア
ルミナの含有率が４Ｑｗｔ％」ス上のアルミナ−シリカ
系短繊維、即らシリカ−アルミナ繊維及びアルミナ繊維
である。
しかしこれらの繊維の集合体中には、そのＩｌｌ法上大
なり小なり非繊維化粒子（ショット）が含まれている。
なり小なり非繊維化粒子（ショット）が含まれている。
これらの非繊維化粒子はその硬度が１−１ｖ−５００以
」−であり、またその人きさも直径数μの繊維に比べ数
十〜数面μと非常に大きいものである。このためかかる
非繊維化粒子を含有するｍ紺集合体を強化材とする複合
材料は加工性が非常に悪く、イれに当接して相対的に震
動する相手材を過剰に摩耗したり、更には非繊維化粒子
がマトリックス金属より脱落することにより相手材にス
カッフィングなどの異常摩耗を発生させることがある。
」−であり、またその人きさも直径数μの繊維に比べ数
十〜数面μと非常に大きいものである。このためかかる
非繊維化粒子を含有するｍ紺集合体を強化材とする複合
材料は加工性が非常に悪く、イれに当接して相対的に震
動する相手材を過剰に摩耗したり、更には非繊維化粒子
がマトリックス金属より脱落することにより相手材にス
カッフィングなどの異常摩耗を発生させることがある。
従ってこれらの開題を解決するためには、本願発明者等
が行った実験的研究の結束によれば、アルミナ−シリカ
系類ＩＨの５ｉｕａ集合体中に含まれる非繊維化粒子の
総−は７ｗｔ％以下、好ましくは４．□ｗｔ％以下に抑
えられな番プればならず、特に異常摩耗等の要因となり
易い粒径１５０μ以上の非繊維化粒子の含有量は１ｗｔ
％以下、好ましくはＱ、６ｗｔ％以下に抑えられなけれ
ばならない。
が行った実験的研究の結束によれば、アルミナ−シリカ
系類ＩＨの５ｉｕａ集合体中に含まれる非繊維化粒子の
総−は７ｗｔ％以下、好ましくは４．□ｗｔ％以下に抑
えられな番プればならず、特に異常摩耗等の要因となり
易い粒径１５０μ以上の非繊維化粒子の含有量は１ｗｔ
％以下、好ましくはＱ、６ｗｔ％以下に抑えられなけれ
ばならない。
またアルミナ−シリカ系類ＳＩＮの優れた特徴を活かし
、これによりそれ自身の耐摩耗性及び相手材に対する摩
擦特性に優れた複合材料を製造するためには、繊Ｎ１！
が１．０〜３０μであり繊ｅｌｆ良が３０μ〜１０Ｉｌ
ｌｌである一般的なアルミナ−シリカ系短繊維について
は、その体積率は０．５〜３０Ｗ電％、好ましくは１．
０〜２５ｗｔ％であることが必要である。アルミナ−シ
リカ系短繊維の体積率が０．５ｗｔ％以下である場合に
は、複合材料の耐摩耗性が不十分ぐあり、またアルミナ
−シリカ系類＃ＡＭの体積率が３０ｗｔ％以上になると
複合材料の耐摩耗性が低下し、また相手材の摩耗ｍが増
大する。
、これによりそれ自身の耐摩耗性及び相手材に対する摩
擦特性に優れた複合材料を製造するためには、繊Ｎ１！
が１．０〜３０μであり繊ｅｌｆ良が３０μ〜１０Ｉｌ
ｌｌである一般的なアルミナ−シリカ系短繊維について
は、その体積率は０．５〜３０Ｗ電％、好ましくは１．
０〜２５ｗｔ％であることが必要である。アルミナ−シ
リカ系短繊維の体積率が０．５ｗｔ％以下である場合に
は、複合材料の耐摩耗性が不十分ぐあり、またアルミナ
−シリカ系類＃ＡＭの体積率が３０ｗｔ％以上になると
複合材料の耐摩耗性が低下し、また相手材の摩耗ｍが増
大する。
また繊維集合体の個々の短繊輔の配向は三次元的に全く
ランダムであることが望ましいが、粉末冶金法などによ
る複合材料の！ｉＪ３！！方法による場合を除き、短繊
維を三次元的にランダムに配向することは困難である。
ランダムであることが望ましいが、粉末冶金法などによ
る複合材料の！ｉＪ３！！方法による場合を除き、短繊
維を三次元的にランダムに配向することは困難である。
現状では例えばｘ −ｙ−ｚ直交外挿に於て、短繊維が
ｘ−ｙ平面内に於てはランダムに配向され、ｌ軸方向に
積重ねられた状態の配向が一般に採用されている。かく
して短繊維が配向された複合材料に於ては、Ｘ−Ｚ平面
及びｙ−ｚ平面の耐摩耗性はｘ−ｙ平面の耐摩耗性より
も僅かに優れており、またｌ軸に垂直な方向の導電性１
；ｉＺｌ軸方向導電性よりも優れている。従って本発明
による綴紐強化金属複合材料に於ては、特に耐摩耗Ｈに
優れていることを要する面が上述のＶ−７平面又はＸ−
Ｚ平面に相当する面となるよう、また導電性に優れてい
る方向がｌ軸にＩ直な方向に整合するよう、アルミナ−
シリカ系短繊維が配向されることが好ましい。またｌ軸
に垂直な方向の強度及び剛性は２軸方向よりも優れてお
り、ｌ軸に垂直な方向の熱膨張は７軸方向より６小さい
。従って本発明による綴紐強化金属複合材料に於ては、
これらの特性、即ち引り剛性、熱膨張特性に応じてアル
ミナ−シリカ系短繊維の体積率及び配向が適宜に選定さ
れてもよい。
ｘ−ｙ平面内に於てはランダムに配向され、ｌ軸方向に
積重ねられた状態の配向が一般に採用されている。かく
して短繊維が配向された複合材料に於ては、Ｘ−Ｚ平面
及びｙ−ｚ平面の耐摩耗性はｘ−ｙ平面の耐摩耗性より
も僅かに優れており、またｌ軸に垂直な方向の導電性１
；ｉＺｌ軸方向導電性よりも優れている。従って本発明
による綴紐強化金属複合材料に於ては、特に耐摩耗Ｈに
優れていることを要する面が上述のＶ−７平面又はＸ−
Ｚ平面に相当する面となるよう、また導電性に優れてい
る方向がｌ軸にＩ直な方向に整合するよう、アルミナ−
シリカ系短繊維が配向されることが好ましい。またｌ軸
に垂直な方向の強度及び剛性は２軸方向よりも優れてお
り、ｌ軸に垂直な方向の熱膨張は７軸方向より６小さい
。従って本発明による綴紐強化金属複合材料に於ては、
これらの特性、即ち引り剛性、熱膨張特性に応じてアル
ミナ−シリカ系短繊維の体積率及び配向が適宜に選定さ
れてもよい。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
詳細に説明する。
（１九り
先ず下記の表１に示す２種類の強化繊維の集合体を用意
し、各集合体中に含まれる非繊輔化粒子の総量及び粒径
１５０μ以上の非繊諸化粒子のｍを表１に示された種々
の値となるよう処理した。
し、各集合体中に含まれる非繊輔化粒子の総量及び粒径
１５０μ以上の非繊諸化粒子のｍを表１に示された種々
の値となるよう処理した。
同表１に於てＡ＋−Ａｅｉ、ｔイソライト・パブコック
耐火株式会社製シリカ−アルミナ繊維（商品名「ｈオウ
ール」）であり、８１〜Ｂ４はＩＣ＋株式会社製アルミ
ナ繊Ｉｔ（商品名［サフイル、１）である。
耐火株式会社製シリカ−アルミナ繊維（商品名「ｈオウ
ール」）であり、８１〜Ｂ４はＩＣ＋株式会社製アルミ
ナ繊Ｉｔ（商品名［サフイル、１）である。
−〇−
次いで上述の各強化繊維をそれぞれコロイダルシリカ中
に分散させ、そのコロイダルシリカを攪拌し、かくして
強化繊維が均一に分散されたコロイダルシリカより真空
成形法により第２図に示されている如＜８０Ｘ８０Ｘ２
０ｍｍの繊維集合体１を形成し、更にそれを６００℃に
て焼成することにより個々の強化１Ｍ２をシリカにて結
合させた。
に分散させ、そのコロイダルシリカを攪拌し、かくして
強化繊維が均一に分散されたコロイダルシリカより真空
成形法により第２図に示されている如＜８０Ｘ８０Ｘ２
０ｍｍの繊維集合体１を形成し、更にそれを６００℃に
て焼成することにより個々の強化１Ｍ２をシリカにて結
合させた。
この場合、第２図に示されている如く、個々の強化１１
ＡＭ２はｘ−ｙ平面内に於てはランダムに配向され、ｚ
軸方向に積重ねられた状態に配向された。
ＡＭ２はｘ−ｙ平面内に於てはランダムに配向され、ｚ
軸方向に積重ねられた状態に配向された。
次いで第３図に示されている如＜、ｍ線束合体２を３５
０℃の鋳型３のモールドキャビティ４内に配置し、該モ
ールドキャビティ内に１０８０℃の黄銅（ＪＩＳＡＩＩ
８ＹＢｓ Ｃ２）の１）ｌｉ１５を注瀾し、該溶濤を鋳
型３に嵌合するプランジャ６により１５００向／ノの圧
力に加圧し、その加圧状態をｍＦａ５が完全に凝固する
まで保持し、これにより第４図に示されている如く強化
ＩＩＩにて複合強化された複合材料７の部分を含む凝固
体８を得た。
０℃の鋳型３のモールドキャビティ４内に配置し、該モ
ールドキャビティ内に１０８０℃の黄銅（ＪＩＳＡＩＩ
８ＹＢｓ Ｃ２）の１）ｌｉ１５を注瀾し、該溶濤を鋳
型３に嵌合するプランジャ６により１５００向／ノの圧
力に加圧し、その加圧状態をｍＦａ５が完全に凝固する
まで保持し、これにより第４図に示されている如く強化
ＩＩＩにて複合強化された複合材料７の部分を含む凝固
体８を得た。
かくして得られた凝固体８より複合材料７を機械加工に
よって切出すことによりＷｌ擦摩耗試験用のブロック試
験片を形成した。この場合複合材料７より各試験片を切
出す際、超硬バイトを用いて切削速１１１３０ｍ／ａ＋
ｉｎ、送り０．０３１１１／回転、クーラント水にて一
定綴の切削を行い、その場合の超硬バイトの逃げ面の摩
耗量を測定した。その測定結果を第５図に示す。尚第５
図に於て、Ａ＋〜Ａａ及び８１〜Ｂ４はそれぞれ表１の
Ａ＋〜Ａ６及び８１〜Ｂ４に対応している。第５図より
、非繊維化粒子の総量が比較的多く、また粒径１５０μ
以上の非繊維化粒子も比較的多量に含まれている繊維Ａ
Ｉ 、Ａ ！及びＢ＋ 、ａｇを強化材とする複合材
料は、他の複合材料に比して被剛性が題く、従って被剛
性に優れた複合材料とするためには、非繊維化粒子の総
量が７ｗｔ％以下、好ましくは４．Ｏ＊ｔ％以下に抑制
され、また粒径１５０μ以上の非繊維化粒子の含有量は
１ｗｔ％以下、好ましくは０．６ｗｔ％以下に抑制され
る必要のあることが解る。
よって切出すことによりＷｌ擦摩耗試験用のブロック試
験片を形成した。この場合複合材料７より各試験片を切
出す際、超硬バイトを用いて切削速１１１３０ｍ／ａ＋
ｉｎ、送り０．０３１１１／回転、クーラント水にて一
定綴の切削を行い、その場合の超硬バイトの逃げ面の摩
耗量を測定した。その測定結果を第５図に示す。尚第５
図に於て、Ａ＋〜Ａａ及び８１〜Ｂ４はそれぞれ表１の
Ａ＋〜Ａ６及び８１〜Ｂ４に対応している。第５図より
、非繊維化粒子の総量が比較的多く、また粒径１５０μ
以上の非繊維化粒子も比較的多量に含まれている繊維Ａ
Ｉ 、Ａ ！及びＢ＋ 、ａｇを強化材とする複合材
料は、他の複合材料に比して被剛性が題く、従って被剛
性に優れた複合材料とするためには、非繊維化粒子の総
量が７ｗｔ％以下、好ましくは４．Ｏ＊ｔ％以下に抑制
され、また粒径１５０μ以上の非繊維化粒子の含有量は
１ｗｔ％以下、好ましくは０．６ｗｔ％以下に抑制され
る必要のあることが解る。
次に繊維Ａ＋ 、Ａｔ 、Ｂ＋ 、Ｂ＠にて複合強化さ
れた複合材料よりなる摩耗試験片を順次ＬＦＷ−１１１
！ｔ１２摩耗試験機にセットし、相手部材であるｍＬＩ
Ｉｓ規格５ＵＪ２）製の円筒試験片の外周面と接触させ
（ブロック試験片のｌｌＩ擦而は面２図の×−７平面に
相当）、それらの試験片の接触部に常温（２０℃）の潤
滑油（キャッスルモータオイル５Ｗ−３０＞を供給しつ
つ、接触面圧２０ｋ。
れた複合材料よりなる摩耗試験片を順次ＬＦＷ−１１１
！ｔ１２摩耗試験機にセットし、相手部材であるｍＬＩ
Ｉｓ規格５ＵＪ２）製の円筒試験片の外周面と接触させ
（ブロック試験片のｌｌＩ擦而は面２図の×−７平面に
相当）、それらの試験片の接触部に常温（２０℃）の潤
滑油（キャッスルモータオイル５Ｗ−３０＞を供給しつ
つ、接触面圧２０ｋ。
／ａｌｌ” 、ｆｆｉり速度０ 、３ ａｓ／ ｓｅａ
にて１時間円筒試験片を回転させる滑り摩耗試験を行っ
た。尚比較のため黄銅（ＪＩＳ規格ＹＢｓ Ｃ２）のみ
よりなるブロック試験片（Ｃ）についても同様の摩耗試
験を行った。この摩耗試験の結果を第６図に示す。尚第
６図に於て、上半分はブロック試験片の摩耗１（ｆｌｉ
耗痕深さμ）を表わしており、下半分は相手部材である
円筒試験片の摩耗量（摩耗減量１（１）を表わしている
。
にて１時間円筒試験片を回転させる滑り摩耗試験を行っ
た。尚比較のため黄銅（ＪＩＳ規格ＹＢｓ Ｃ２）のみ
よりなるブロック試験片（Ｃ）についても同様の摩耗試
験を行った。この摩耗試験の結果を第６図に示す。尚第
６図に於て、上半分はブロック試験片の摩耗１（ｆｌｉ
耗痕深さμ）を表わしており、下半分は相手部材である
円筒試験片の摩耗量（摩耗減量１（１）を表わしている
。
第６図より、アルミナ−シリカ系短繊維にて複合強化さ
れた複合材料は黄銅のみよりなる試験片Ｊ、りも摩耗ｍ
が道かに小さく、従って黄銅に比して道かに耐摩耗性に
優れていることが解る。また非繊維化粒子の総量及び粒
径１５０μ以上の非繊維化粒子量が比較的高いアルミナ
−シリカ系知識ＨＡ ＋及びＢ＋にて複合強化された複
合材料は、それらの量が少ないアルミナ−シリカ系１ｎ
ｍ Ｎ Ａ４及びＢ４にて複合強化された複合材料に
比して相手材の摩耗量が大きいだけでなく、自らの摩耗
量も大きいことが解る。またアルミナ繊ＮＢ＋ にて複
合強化された複合材料のブロック試験片と摩擦された円
筒試験片の表面にはその周方向に沿って延在する多数の
スカッフィングが発生していることが認められた。従っ
てアルミナ−シリカ系短繊維の集合体中に含まれる非繊
維化粒子の総ｆｆｉは７ｗｔ％以下に低減され、また粒
径１５０μ以上の非繊維化粒子の含有量は１ｗｔ％以下
に低減されることが好ましいことが解る。尚かかる結果
を得たのは滑り摩耗試験の過程に於て複合材料より非繊
維化粒子が脱落し、その非繊維化粒子によりブロック試
験片及び円筒試験片の両方の摩耗量が増大され、またス
カッフィングが惹起されたものと推測される。
れた複合材料は黄銅のみよりなる試験片Ｊ、りも摩耗ｍ
が道かに小さく、従って黄銅に比して道かに耐摩耗性に
優れていることが解る。また非繊維化粒子の総量及び粒
径１５０μ以上の非繊維化粒子量が比較的高いアルミナ
−シリカ系知識ＨＡ ＋及びＢ＋にて複合強化された複
合材料は、それらの量が少ないアルミナ−シリカ系１ｎ
ｍ Ｎ Ａ４及びＢ４にて複合強化された複合材料に
比して相手材の摩耗量が大きいだけでなく、自らの摩耗
量も大きいことが解る。またアルミナ繊ＮＢ＋ にて複
合強化された複合材料のブロック試験片と摩擦された円
筒試験片の表面にはその周方向に沿って延在する多数の
スカッフィングが発生していることが認められた。従っ
てアルミナ−シリカ系短繊維の集合体中に含まれる非繊
維化粒子の総ｆｆｉは７ｗｔ％以下に低減され、また粒
径１５０μ以上の非繊維化粒子の含有量は１ｗｔ％以下
に低減されることが好ましいことが解る。尚かかる結果
を得たのは滑り摩耗試験の過程に於て複合材料より非繊
維化粒子が脱落し、その非繊維化粒子によりブロック試
験片及び円筒試験片の両方の摩耗量が増大され、またス
カッフィングが惹起されたものと推測される。
火１」ＬＬ
先ず下記の表２に示されている如く、非繊維化粒子の総
ｊ及び粒径１５０μ以上の非繊維化粒子含有量がそれぞ
れ１．Ｑｗｔ％、０，１ｗｔ％になるよう処理されたシ
リカ−アルミナ繊維（「カオウール］）の集合体、非繊
維化粒子の総量及び粒径１５０μ以上の非繊維化粒子含
有量がそれぞれ１゜３ｗｔ％、Ｑ、１ｗｔ％となるよう
処理されたアルミナ繊Ｍ（ｒサフイル」）の集合体、及
び非繊維化粒子を含まない長さ約３．０Ｌｌ１１１のア
ルミナ繊維（デュポン社Ｉ！ｌｒファイバＦＰＪ ）の
集合体を用意した。
ｊ及び粒径１５０μ以上の非繊維化粒子含有量がそれぞ
れ１．Ｑｗｔ％、０，１ｗｔ％になるよう処理されたシ
リカ−アルミナ繊維（「カオウール］）の集合体、非繊
維化粒子の総量及び粒径１５０μ以上の非繊維化粒子含
有量がそれぞれ１゜３ｗｔ％、Ｑ、１ｗｔ％となるよう
処理されたアルミナ繊Ｍ（ｒサフイル」）の集合体、及
び非繊維化粒子を含まない長さ約３．０Ｌｌ１１１のア
ルミナ繊維（デュポン社Ｉ！ｌｒファイバＦＰＪ ）の
集合体を用意した。
次いで各強化繊維をそれぞれの密度とし得るＪ。
う秤邑した後、エタノールを添加してスターラーにて約
５分間強化綴紐をほぐした。しかる侵平均粒径２０μの
青銅（１０ｗｔ％Ｓｎ、残部実質的にＣ１ｌ＞を強化繊
維の体積率がそれぞれ表２の値となるよう各強化繊維の
東合体に加え、イの混合物をＩＩＩ袢廂漬機にて約３０
分間混合撹拌した。次いでその混合物を８０℃にて５時
間乾燥させた後、横断面の寸法が１５．０２Ｘ６．５２
１１のキャビティを有する金型内に所定量の混合物を充
填し、その混合物をパンチにて４０００にり／ａ１９の
圧力にて圧縮することにより板状に成形した。次いで分
解アンモニアガス（露点−３０℃）雰囲気に設定された
バッチ型焼結炉にて各板状体を７７０℃にて３０分間１
７１１ Ｆ’！Ｉすることにより焼結し、焼結炉内の冷
却ゾーンにて除冷することにより複合材料を１７造した
。
５分間強化綴紐をほぐした。しかる侵平均粒径２０μの
青銅（１０ｗｔ％Ｓｎ、残部実質的にＣ１ｌ＞を強化繊
維の体積率がそれぞれ表２の値となるよう各強化繊維の
東合体に加え、イの混合物をＩＩＩ袢廂漬機にて約３０
分間混合撹拌した。次いでその混合物を８０℃にて５時
間乾燥させた後、横断面の寸法が１５．０２Ｘ６．５２
１１のキャビティを有する金型内に所定量の混合物を充
填し、その混合物をパンチにて４０００にり／ａ１９の
圧力にて圧縮することにより板状に成形した。次いで分
解アンモニアガス（露点−３０℃）雰囲気に設定された
バッチ型焼結炉にて各板状体を７７０℃にて３０分間１
７１１ Ｆ’！Ｉすることにより焼結し、焼結炉内の冷
却ゾーンにて除冷することにより複合材料を１７造した
。
かくして製造された複合材料より摩擦摩耗試験用のブロ
ック試験片を作成し、上述の実施例１の場合と同一の条
件にて滑り摩耗試験を行った。この試験の結束を第１図
に示す。尚第１図に於て、上半分はブロック試験片の摩
耗量（摩耗痕μ）を表わしており、下半分は相手部材で
ある円筒試験片の摩耗量〈摩紅減ｆｆｉｍｏ）を表わし
ている。
ック試験片を作成し、上述の実施例１の場合と同一の条
件にて滑り摩耗試験を行った。この試験の結束を第１図
に示す。尚第１図に於て、上半分はブロック試験片の摩
耗量（摩耗痕μ）を表わしており、下半分は相手部材で
ある円筒試験片の摩耗量〈摩紅減ｆｆｉｍｏ）を表わし
ている。
第１図より、複合材料及び相手部材両方の摩耗量を低減
するためには、アルミツー−シリカ系知識［１７）体積
率ｉ、ｔｏ、 ５〜３０ｗｔ％、特に１．０〜２５ｗｔ
％あることが好ましいことが解る。また第１図より、マ
トリックス金属が銅合金である場合にはマトリックス金
属がアルミニウム合金などの場合に比して極く少量のア
ルミナルシリカ系知繊紹により複合強化されることによ
っても銅合金の耐摩耗性が大幅に改善されるので、特に
本発明の複合材料が機械的には他の部材による摺動摩擦
を受は電気的にはできるだけ１ｓ電性に優れていること
が好ましい電気接点材料などとして使用される場合には
、アルミナ−シリカ系短［の体積率は０゜５〜１０ｗｔ
％、特に１．０〜５，０ｗｔ％であることが好ましいこ
とが解る。
するためには、アルミツー−シリカ系知識［１７）体積
率ｉ、ｔｏ、 ５〜３０ｗｔ％、特に１．０〜２５ｗｔ
％あることが好ましいことが解る。また第１図より、マ
トリックス金属が銅合金である場合にはマトリックス金
属がアルミニウム合金などの場合に比して極く少量のア
ルミナルシリカ系知繊紹により複合強化されることによ
っても銅合金の耐摩耗性が大幅に改善されるので、特に
本発明の複合材料が機械的には他の部材による摺動摩擦
を受は電気的にはできるだけ１ｓ電性に優れていること
が好ましい電気接点材料などとして使用される場合には
、アルミナ−シリカ系短［の体積率は０゜５〜１０ｗｔ
％、特に１．０〜５，０ｗｔ％であることが好ましいこ
とが解る。
尚この実施例に於て製造された本発明による複合材料は
電気接点材料として賞月されている銅合金（Ｃｕ −４
０ｗｔ％Ｚｎ 、 Ｃｕ−１０ｗｔ％Ｓｎ。
電気接点材料として賞月されている銅合金（Ｃｕ −４
０ｗｔ％Ｚｎ 、 Ｃｕ−１０ｗｔ％Ｓｎ。
ＣＬＩ−２，４ｗｔ％Ｂｅ 、 ＣｕＣｕ−６ｏ％Ｐｄ
、ＣＵ−ｏ、５ｗｔ％Ｃｒ）などに比して遥かに耐摩耗
性及び相手部材に対する摩擦特性に優れており且Ｓｗ１
性が高いことが確認された。
、ＣＵ−ｏ、５ｗｔ％Ｃｒ）などに比して遥かに耐摩耗
性及び相手部材に対する摩擦特性に優れており且Ｓｗ１
性が高いことが確認された。
１１１釘
平均粒径が２０μである純銅粉末（福Ｅｅｌ金Ｉｉｌ箔
粉工業株式会社製、純度９９．９Ｖｔ％）と長さ約３−
に切断されたアルミナ繊Ｍ（デュポン社製ｒＦＰファイ
バ］）とを＃ａ維の体積率が５ｗｔ％となるよう配合し
、それを随拌捕漬機にて５分間混合した。次いでその混
合物を直径５Ｑｕｉの円筒状のキャビティを有する黒鉛
製の型内に装入し、これを真空ホットプレス機にセット
し、瓢、、１空ポツトプレス機内の圧力を５ Ｘ １０
”’ ｔｏｒｒまで減圧した。次いで型内の混合物に対
する加熱を開始し、４０分後に９３０℃に到達した後そ
の温度状態に５分間保持し、これにより混合物の内部ま
で均熱化した１１２）ｇ１ｉ重合物をパンチにて２００
ｋ（１／ ｃｍ’の一１９＝ 圧力にて５分間加圧保持した。その加几状態を保持した
まま混合物を８００℃まで冷却した後、間合物に対する
加圧を解除し、冷却室にて除冷した。
粉工業株式会社製、純度９９．９Ｖｔ％）と長さ約３−
に切断されたアルミナ繊Ｍ（デュポン社製ｒＦＰファイ
バ］）とを＃ａ維の体積率が５ｗｔ％となるよう配合し
、それを随拌捕漬機にて５分間混合した。次いでその混
合物を直径５Ｑｕｉの円筒状のキャビティを有する黒鉛
製の型内に装入し、これを真空ホットプレス機にセット
し、瓢、、１空ポツトプレス機内の圧力を５ Ｘ １０
”’ ｔｏｒｒまで減圧した。次いで型内の混合物に対
する加熱を開始し、４０分後に９３０℃に到達した後そ
の温度状態に５分間保持し、これにより混合物の内部ま
で均熱化した１１２）ｇ１ｉ重合物をパンチにて２００
ｋ（１／ ｃｍ’の一１９＝ 圧力にて５分間加圧保持した。その加几状態を保持した
まま混合物を８００℃まで冷却した後、間合物に対する
加圧を解除し、冷却室にて除冷した。
かくして得られた円板状の複合材料より直径５゜■、高
さ１５ｅｓのスポット溶接用のチップを機械加工により
形成した。
さ１５ｅｓのスポット溶接用のチップを機械加工により
形成した。
かくして形成されたチップの導電率（ＬＡｃｓ）は９３
％であり、Ｃｒ−ＣＩＪ合金（０，５ｗｔ％Ｃｒ、残部
実質的にＣｕ）１７のチップの導電率８０％よりも遥か
に優れており、またドレッシング１回当たりの溶接打点
数も前記銅合金−のチップの場合に比して遥かに多いこ
とが確認された。
％であり、Ｃｒ−ＣＩＪ合金（０，５ｗｔ％Ｃｒ、残部
実質的にＣｕ）１７のチップの導電率８０％よりも遥か
に優れており、またドレッシング１回当たりの溶接打点
数も前記銅合金−のチップの場合に比して遥かに多いこ
とが確認された。
以上に於ては本発明を本願発明者等が行った実験的研究
との関連に於て詳細に説明したが、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて種
々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかで
あろう。
との関連に於て詳細に説明したが、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて種
々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかで
あろう。
第１図はアルミナ−シリカ未知１雑の体積率と複合材料
及び相手材の摩耗量との関係を示すグラフ、第２図は繊
維集合体の繊維の配向状態を示す解図、第３図は複合＋
４料の製造方法の一つの実施例の鋳造工程を示す解図、
第４図は繊維集合体にて部分的に複合強化された凝固体
を示す解図的斜視図、第５図は種々の複合材料を一定蟲
切削した場合に於けるバイトの逃げ面の摩耗量を示すグ
ラフ、第６図は種々の複合材料及び相手材の摩耗量を示
１グラフである。 １・・・繊紹集合体、２・・・強化ｍ維、３・・・鋳型
、４・・・モールドキャビティ、５・・・溶湯、６・・
・プランジャ、７・・・複合材料、８・・・凝固体特
許 出 願 人 １−ヨタ自訪車株式会社代 理
人 弁理士 明石 昌毅第 ５ 図 Ａ、 Ａ２Ａ３Ａ４Ａ３Ｂ、 ８２Ｂ３Ｂ。 複合材料 第６図
及び相手材の摩耗量との関係を示すグラフ、第２図は繊
維集合体の繊維の配向状態を示す解図、第３図は複合＋
４料の製造方法の一つの実施例の鋳造工程を示す解図、
第４図は繊維集合体にて部分的に複合強化された凝固体
を示す解図的斜視図、第５図は種々の複合材料を一定蟲
切削した場合に於けるバイトの逃げ面の摩耗量を示すグ
ラフ、第６図は種々の複合材料及び相手材の摩耗量を示
１グラフである。 １・・・繊紹集合体、２・・・強化ｍ維、３・・・鋳型
、４・・・モールドキャビティ、５・・・溶湯、６・・
・プランジャ、７・・・複合材料、８・・・凝固体特
許 出 願 人 １−ヨタ自訪車株式会社代 理
人 弁理士 明石 昌毅第 ５ 図 Ａ、 Ａ２Ａ３Ａ４Ａ３Ｂ、 ８２Ｂ３Ｂ。 複合材料 第６図
Claims (2)
- （１） アルミナ含有率が４０ｗｔ％以上であるアルミ
ナ−シリカ系短繊雑よりなる繊維集合体であつて、該繊
維集合体中に含まれる非繊維化粒子の総量が７ｗｔ％以
下であり、前記繊維集合体中に含まれる粒径１５０μ以
上の非繊維化粒子の含有量が１ｗｔ％以下であり、前記
短繊維の体積率が０．５〜３０％である繊維集合体を強
化材とし、純銅及び銅合金の何れかをマトリックス金属
とする繊維強化金属複合材料。 - （２） 特許請求の範囲第１項の繊維強化金属複合材料
に於て、前記短繊維の体積率は１．０〜２５％であるこ
とを特徴とする繊維強化金属複合材料。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59127127A JPS616242A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 繊維強化金属複合材料 |
| US06/723,759 US4656100A (en) | 1984-06-20 | 1985-04-16 | Fiber reinforced material with matrix metal containing copper and reinforcing fibers containing alumina |
| EP85104980A EP0165410A3 (en) | 1984-06-20 | 1985-04-24 | Fiber reinforced material with matrix metal containing copper and reinforcing fibers containing alumina |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59127127A JPS616242A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 繊維強化金属複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS616242A true JPS616242A (ja) | 1986-01-11 |
Family
ID=14952275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59127127A Pending JPS616242A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 繊維強化金属複合材料 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4656100A (ja) |
| EP (1) | EP0165410A3 (ja) |
| JP (1) | JPS616242A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62256958A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 耐熱耐エロ−ジヨン部材とその製造法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6199655A (ja) * | 1984-10-18 | 1986-05-17 | Toyota Motor Corp | 鉱物繊維強化金属複合材料 |
| CN101880814B (zh) * | 2010-07-02 | 2012-11-28 | 北京工业大学 | 一种耐磨导电导热材料及其制备方法 |
| CN102051549B (zh) * | 2011-01-14 | 2012-06-13 | 南京信息工程大学 | 一种耐热铜合金材料及制备方法 |
| CN102051553A (zh) * | 2011-01-14 | 2011-05-11 | 南京信息工程大学 | 一种耐磨铜合金材料及制备方法 |
| CN102071375A (zh) * | 2011-01-14 | 2011-05-25 | 南京信息工程大学 | 一种耐蚀铜合金材料及制备方法 |
| CN111996408B (zh) * | 2020-08-27 | 2021-11-09 | 河南科技大学 | 一种氧化物陶瓷粒子增强Cu基复合材料的制备方法 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3084421A (en) * | 1960-10-21 | 1963-04-09 | David L Mcdanels | Reinforced metallic composites |
| US3218697A (en) * | 1962-07-20 | 1965-11-23 | Horizons Inc | Method of preparing fiber reinforced metals |
| US3663356A (en) * | 1968-10-23 | 1972-05-16 | Chou H Li | Reinforced metal-matrix composites |
| SU377428A2 (ja) * | 1970-12-03 | 1973-04-17 | ||
| US3940262A (en) * | 1972-03-16 | 1976-02-24 | Ethyl Corporation | Reinforced foamed metal |
| US4127700A (en) * | 1973-10-12 | 1978-11-28 | G. Rau | Metallic material with additives embedded therein and method for producing the same |
| US4294616A (en) * | 1979-01-02 | 1981-10-13 | Gte Products Corporation | Electrical contacts |
| JPS602149B2 (ja) * | 1980-07-30 | 1985-01-19 | トヨタ自動車株式会社 | 複合材料の製造方法 |
| US4489138A (en) * | 1980-07-30 | 1984-12-18 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Fiber-reinforced metal composite material |
| US4465741A (en) * | 1980-07-31 | 1984-08-14 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Fiber-reinforced metal composite material |
| JPS5848648A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-22 | Toyota Motor Corp | セラミツクフアイバ−複合金属材料 |
| CA1213157A (en) * | 1981-12-02 | 1986-10-28 | Kohji Yamatsuta | Process for producing fiber-reinforced metal composite material |
| DE19611126A1 (de) * | 1996-03-21 | 1997-09-25 | Heidelberger Druckmasch Ag | Reinigungseinrichtung an Rotationsdruckmaschinen |
-
1984
- 1984-06-20 JP JP59127127A patent/JPS616242A/ja active Pending
-
1985
- 1985-04-16 US US06/723,759 patent/US4656100A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-04-24 EP EP85104980A patent/EP0165410A3/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62256958A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 耐熱耐エロ−ジヨン部材とその製造法 |
| JPH0676655B2 (ja) * | 1986-04-30 | 1994-09-28 | 三菱重工業株式会社 | 耐熱耐エロ−ジヨン部材とその製造法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0165410A2 (en) | 1985-12-27 |
| US4656100A (en) | 1987-04-07 |
| EP0165410A3 (en) | 1987-12-09 |
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