JPS62120446A - 繊維強化金属複合材料の製造法 - Google Patents

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】 ［発明の分野１ 本発明は、ｕＡＮ強化金属複合材料のＭ　ｕ法に関し、
詳しくは、線状複合材（ブリフオームＣツイヤ）を整列
さゼ金属または合金（以下、甲に金属と総称する）を溶
射して得たプリフォームシートから固相拡散接合法によ
り繊維強化金属複合材料（１：ＲＭ）の製造法に関する
。

［発明の前日］ 従来、耐熱構造用に用いられでいたチタン等の金属が不
足し高騰化していることから、これら耐熱構造用の金属
の代替品として複合材が注目されつつある。特に、炭化
ケイ素繊維等の繊維８石にアルミニウム等の金属を含浸
せしめた複合材は耐熱性、強度、破！ｓＩ靭性等の諸特
性に優れており、航空機、ロケット、宇宙船等に使用さ
れる高機能材料として広範な用途に利用が見こまれ＋１
１１待されている。

このような繊維強化金属複合材料（Ｆ　ＲＭ　）を１！
Ｊ造するためには、まず複合材前駆体くブリフオ−ム）
を作製し、このプリフォームより種々の形状の成形品を
作製覆る。従来、プリフォームを製造する方法としては
イオンブレーティング法、スラリー法、プラズマ溶射法
等がある。しかし、これらの方法では繊維間への金属の
回り込みが不充分であるため、ＦＲＭを作製した場合、
内部に欠陥（ス）を生じ、低強度のものしか得られない
という欠点がある。

また、プリフォームワイヤをシートとけずワイヤのまま
使用する場合、ワイヤ形状はその断面が真円でなく長さ
方向も貞直でないため、ワイヤを整列させるのが困難で
ある。そのため、ホットプレス等でＦＲＭを作製した場
合、強化繊維の配向が恕くなったり強化繊維が切断され
る等の現象が発生し、これらが原因となってＦＲＭの強
度が低くなる。また、ワイヤ同上を接合させるためには
ポットプレス温度をかなり高くするためＩＨ，Ｍ反応劣
化が生じＦＲＭ強度が低くなる。さらに、一方向の強化
しか行なえないという制限がある。

［発明の目的］ 本発明は、−ト述の従来形における問題点に鑑み、内部
に欠陥（ス）がなく高強度’ｄ：　Ｆ　ＲＭを作製する
ことができる繊維強化金属複合材料の製造法を提供する
ことを目的とする。また、強化繊維の配向が悪くなった
り強化繊維が１；７１断される等の現象や接合時の高い
温度による繊維劣化をなくし、多方向の強化も行なうこ
とができる繊維強化金Ｉ＋１複合材料の製造法を提供す
ることを目的とする。

本発明省のこの］］的は、以ｒに示１製造法によって達
成される。

「発明の構成」 すなわら本発明は、強化Ｉ！雑に金属を被覆した線状複
合材を整列させた状態で、前記金属と同一または異種の
金属を溶射してプリフォームシートを得ることを特徴と
する繊維強化金属複合材料の製造法にある。

以下、本発明を図面にすづいて説明する。

第１図は、本発明に係るｌａｌ［ｉ強化金属複合材料の
製造法におけるプリフォームシートの作製工程を説明す
る図である。第１図ａはバッチ式、第１図すは連続式で
ある。

第１図にＪ３いて、１はプリフォームワイヤ送り出しボ
ビン、２はプリフォームワイヤである。３は第１図ａの
バッチ式においてはワイヤ２の巻き取りに、またＯ１！
１図すの連続式においてはワイヤ２の整列のために使用
するドラムである。また、４はプラズマ溶用ガン、５は
プリフォームシート巻き取り機、６はプリフォームシー
トである。

第１図ａでは、まず、ワイヤ送り出しボビン１からワイ
ヤ２を送り出し、巻き取りドラム３に整列させて巻０′
取る。その後、巻き取ったワイヤに金属をプラズマ溶射
し、プリフォームシート６を得る。

次に第１図すでは、まず、ボビン１に巻いたプリフォー
ムワイヤ２を１０〜２０本／１０顛の間隔でドラム３上
に整列させていく。このプリフォームワイヤは、例えば
直径０．５Ｈφの炭化ケイ素／アルミニウム等である。

ワイヤ２を送り出す速度は０．１〜５ｍ／分がよい。遅
いと生産性が悪く、速すぎるとプラズマ溶射の能力が不
足する。整列したところをプラズマ溶射ガン４から金属
粉末を溶射してワイヤの固定を行ないプリフォームシー
トを得る。この金属粉末は、例えばアルミニウム合金粉
末（／１−１２％３ｉ、１００メツシユ篩下）等である
。

なＪ３、溶射ガン４からドラム３までの距離は空気中で
は５０−３００ｍ、減圧下ぐは７６０ＪＩＩ１１位が好
ましい。溶射皮膜が良好な状態となるからである。

金属粉末の供給口は５〜１００ｑ／分がよい。また、シ
ートへの金属付着量は５０ｇ／ｄ以上であればよい。そ
れ以下だとワイヤ同士の接着が不充分であり、取り扱い
性が低下するため好ましくない。この金属付１ｔｆｆｉ
を変えることによりシートの繊維体積含有率（Ｖｆ）は
５〜４５％の範囲で自由に変えることができる。取扱い
性がよく、かつＶｆをなるべく高くするために、付着量
は望ましくは１００〜３００Ｑ／Ｔｒｉがよい。

［実施例］ 以下、本発明を実施例Ｊ３よび比較例にＭづき具体的に
説明する。

・−施例１．比較例１，２ 以下のようにＦＲＭを作製し引張強さ、ｖｆを比較した
。各個の成形条件および比較の結果を第１表に示す。

（ａ）ブリフｔ−ムワイＡ７にプラズマ溶０’Ｊ（ＡＪ
−１２％Ｓ１）を行ない、ホットプレス成形したもの（
実施例１）。

（ｂ）ＳｉＣ繊維に直接プラズマ溶！８（純アルミニウ
ム）を行ない、ホットプレス成形したもの（比較例１）
。

（Ｃ）プリフォームワイヤ（ＳｉＣ繊Ｍ／ｉｌｌ！アル
ミニウム）をそのままホットプレス成形したもの（比較
ｆＷ２）。

実施例２．比較例３ 以下のようにＦＲＭを作製し引張強さ、Ｖｆを比較した
。各個の成形条件および比較の結果を第１表に示す。

（ｄ）プリフォームワイヤにプラズマ溶射（Ａ、、ｆ−
１２％Ｓｉ）を行ない、熱圧ロール成形したもの（実施
例２）。

（ｅ）プリフォームワイヤ（ＳｉＣ繊Ｍ／１４ｉアルミ
ニウム）をそのまま熱圧ロール成形したもの（比較例３
）。

以上より、実施例１．２ではｖｆが３０％であり引張強
さが比較例１．２に比べて向」ニしていることがわかる
。また、比較例３では成形体が得られなかった。

上記の各実施例においては、強化繊維として炭化ケイ素
繊維、金属としてはアルミニウムを使用したが、この伯
、強化繊維として炭素繊組、アルミナ繊維（ＡＪ２０３
　）が例示され、また、金属として、マグネシウム、チ
タン、シリコン、亜鉛、鉛、スズもしくはそれらの合金
が例示される。

なお、上記のように１！？たプリフォームワイヤからは
ボットプレス成形、ロール成形等の固相拡散接合法によ
り高強度、高弾性率をもつ金属林複合材料（ＦＲＭ）を
容易に作製することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば繊維強化金属複合
材料の製造において、以下のような効果がある。

く１）従来のようにＦＲＭ内部に欠陥が発生することが
ない。

（２）シート状プリフォームであるから従来に比べ取扱
い性に優れている。

（３）ＦＲＭの配向性もよく高強度となる。また、熱圧
ロール成形による長尺ＦＲＭも作製可能である。

（４）シートを積層することにより多方向強化も行なえ
、実用的である。

（５）溶射金属の付＠邑によりＦＲＭ中の８８８体積含
有率を５〜４５％と自由に変えられる。

（６）繊維に直接溶融金属が触れないため強化繊維の劣
化が全くない。

（７）プリフォームワイヤの母材金属よりも低融点の金
属または合金を使用することにより、ＦＲＭ成形温度を
ワイヤのみの場合よりも低く抑えることができ、１１８
Ｍ劣化が少ない。

（８）ワイヤの母材金属以外の各種金属の溶射を行なえ
るため、様々な機能材料への適用の可能性がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造法を適用したプリフォームシー
１−の作製手順を示す図である。 １ニブリフォームワイヤ送り出しボビン、２ニブリフオ
ームワイヤ、３ニドラム、４：溶射がン、５ニブリフォ
ームシート巻き取り機、６：ブリフオームシート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、強化繊維に金属を被覆した線状複合材を整列させた
   状態で、前記金属と同一または異種の金属を溶射してプ
   リフォームシートを得ることを特徴とする繊維強化金属
   複合材料の製造法。 ２、前記強化繊維が炭化ケイ素繊維、炭素繊維、アルミ
   ナ繊維から選択される特許請求の範囲第１項記載の繊維
   強化金属複合材料の製造法。 ３、前記金属がアルミニウム、マグネシウム、チタン、
   シリコン、亜鉛、鉛、スズ、もしくはそれらの合金から
   選択される特許請求の範囲第１または２項記載の繊維強
   化金属複合材料の製造法。 ４、前記溶射方法がメタライジング法、サーモスプレイ
   法、プラズマ法から選択される特許請求の範囲第１、２
   または３項記載の繊維強化金属複合材料の製造法。