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軽金属複合材料の製造方法及びこの方法で得られた軽金属複合材料

国内特許コード P120007363
整理番号 PG06E27JP
掲載日 2012年4月23日
出願番号 特願2007-039324
公開番号 特開2008-200711
登録番号 特許第4961557号
出願日 平成19年2月20日(2007.2.20)
公開日 平成20年9月4日(2008.9.4)
登録日 平成24年4月6日(2012.4.6)
発明者
  • 松田 健二
  • 池野 進
  • 川畑 常眞
  • 三橋 央治
  • 青山 茂樹
  • 藪本 幸信
出願人
  • 国立大学法人富山大学
発明の名称 軽金属複合材料の製造方法及びこの方法で得られた軽金属複合材料
発明の概要

【課題】比較的低温で安全かつ容易に製造でき、不必要な反応生成物の生成を可及的に防止でき、また、比較的複雑な形状も作製することができ、しかも、不純物成分の少ない高純度の軽金属複合材料を製造できるほか、比較的粒径の大きな無機粉体が分散した軽金属複合材料の製造も可能である軽金属複合材料の製造方法を提供する。
【解決手段】鋳型のキャビティ内に無機粉体を充填し、次いで上記キャビティ内の無機粉体中に半溶融状態の軽金属を加圧浸透させることを特徴とする軽金属複合材料の製造方法である。
【選択図】図2

従来技術、競合技術の概要


これまでにも、機械部品の強度や耐磨耗性等の機械的特性を向上させる目的で、あるいは、光触媒活性、超伝導性、磁性、発光性(蓄光性及び/又は蛍光性等)、更には耐摩耗性、耐熱性等の機能を備えた機能性材料を製造する目的で、マトリックス軽金属中にアルミナ粒子、チタニア粒子、セラミック粒子、セラミックウィスカー、発光顔料等の粒子状又は微細繊維状の無機粉体を分散させた種々の金属複合材料が提案されている。



例えば、特許文献1には、鋳型内に粉末粒子を挿入しておき、この鋳型内にマトリックス金属の溶湯を噴射してマトリックス金属内に粉末粒子を分散させ、その後に高圧付加状態のまま鋳型底部より一方向凝固させ、低体積率の粉末粒子がマトリックス金属内に均一に分布した粒子分散型複合材料を製造する方法が開示されている。



また、特許文献2には、チタニア粒子で造粒粉を作り、この造粒粉で作成したプリフォームにAl合金の溶湯を加圧含浸させることにより、チタニアを強化材とした所定のAl合金領域体積率及びチタニア粒子体積率を有するAl基複合材料の製造方法が開示されている。



更に、特許文献3には、マグネシウム合金チップ等のマトリックス金属材とアルミナ粒子等の強化材とをボールミル機により混合して金属材に強化材を付着させ、これをふるいにかけて所定寸法以上のものを分別し、次いで半溶融若しくは溶融状態で射出成形することにより、強化材の分散性に優れ、ショット毎の強化材含有率が比較的均一で、機械特性の良好な金属基複合材料を製造する方法が開示されている。



更にまた、特許文献4には、固相と液相が共存状態にある半溶融合金を、セラミックスウィスカー又はセラミックス粒子からなる予備成形体に加圧含浸させることにより、強度や耐摩耗性等の機械的諸特性の向上を図ることができ、また、このような特性を必要な部分に対してのみ付与することができ、しかも、鋳造欠陥の低減や、鋳型の長寿命化も図れるセラミックス強化金属基複合材料の製造方法が開示されている。



そして、特許文献5には、所定の発光顔料粒子を加圧成形してプリフォームを形成し、このプリフォームにアルミニウム溶湯を加圧浸透させることにより、発光顔料/アルミニウム基複合材料を製造する方法が開示されている。

【特許文献1】特開平04-351258号公報

【特許文献2】特開平08-176703号公報

【特許文献3】特開平09-295122号公報

【特許文献4】特開2000-225457号公報

【特許文献5】特開2006-225754号公報

産業上の利用分野


この発明は、マトリックス軽金属中に無機粉体を分散させた軽金属複合材料の製造方法、及びこの方法で得られた軽金属複合材料に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
無機粉体が充填されるキャビティと、一方がこのキャビティに連通すると共に他方が摺動可能な加圧板で仕切られて半溶融軽金属を収容する半溶融軽金属収容室とを備えた鋳型には、上記キャビティ内に無機粉体を充填すると共に上記半溶融軽金属収容室に軽金属を収容し、次いでこの軽金属を半溶融温度まで昇温させて半溶融軽金属とした後に上記加圧板を介して半溶融軽金属を加圧し、上記キャビティ内の無機粉体中に半溶融状態の半溶融軽金属を加圧浸透させることを特徴とする軽金属複合材料の製造方法。

【請求項2】
鋳型は、キャビティ内を所定の加圧下に維持しながらキャビティ内の空気を外部に放出するための微小孔又は微小間隙を有する請求項1に記載の軽金属複合材料の製造方法。

【請求項3】
加圧板が黒鉛製押し板である請求項1又は2に記載の軽金属複合材料の製造方法。

【請求項4】
無機粉体は、粒径0.3μm以上の粒子粉体である請求項1~3のいずれかに記載の軽金属複合材料の製造方法。

【請求項5】
無機粉体が、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、チタン(Ti)、ストロンチウム(Sr)、マグネシウム(Mg)、銅(Cu)、バリウム(Ba)、ビスマス(Bi)、イットリウム(Y)、及びボロン(B)から選ばれた1種又は2種以上の元素の酸化物、炭化物、ホウ化物、又は窒化物である請求項1~4のいずれかに記載の軽金属複合材料の製造方法。

【請求項6】
無機粉体が、光触媒活性、超伝導性、磁性、発光性、耐摩耗性、及び耐熱性から選ばれた少なくとも1種の機能性を有する機能材料である請求項1~5のいずれかに記載の軽金属複合材料の製造方法。

【請求項7】
軽金属が、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、及びマグネシウム合金から選ばれた1種又は2種以上の混合物である請求項1~6のいずれかに記載の軽金属複合材料の製造方法。

【請求項8】
軽金属がアルミニウム又はアルミニウム合金であり、半溶融軽金属の加圧浸透操作時の操作条件が温度550~700℃及び圧力5~10MPaである請求項1~7のいずれかに記載の軽金属複合材料の製造方法。

【請求項9】
請求項1~8のいずれかに記載の方法で製造された軽金属複合材料。
産業区分
  • 鋳造
  • 冶金、熱処理
  • 合金
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007039324thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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