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金属粒子と炭素粉末の混合方法、金属・炭素複合材料の製造方法および金属・炭素複合材料

シーズコード S110007362
掲載日 2011年12月26日
研究者
  • 清水 保雄
  • 遠藤 守信
  • 石原 徹
  • 高木 鉄平
  • 塚本 慧
  • 松岡 秀司
  • 細野 高史
技術名称 金属粒子と炭素粉末の混合方法、金属・炭素複合材料の製造方法および金属・炭素複合材料
技術概要 金属薄片又は金属粗粉末と黒鉛粉末を振動ボールミルに収容し、振動ボールミルを駆動して金属薄片の破砕と黒鉛粉末との混合の後にCNFを添加して混合を行う。金属薄片は、金属を機械切削して作製した切屑を細片化したもので、概略の寸法は厚さが0.5mm、長さが数mmのものを用いる。また、金属粗粉末は、機械粉砕やガスアトマイズ法などの公知の技術により作製されたもので、製造技術を問わずいずれでも良いが、その概略の粒径が1mm以下であるものを用いる。なお、当該金属薄片又は金属粗粉末は、産業安全上の問題が回避されるなら、原初状態から可能な範囲でより小さい薄片又は粉末であればある程、振動ボールミル工程の所要時間が短くなる。金属薄片あるいは金属粗粉末に対して炭素粉末を1~5mass%混合する。金属薄片又は金属粗粉末がマグネシウム又はアルミニウム及びそれらの合金の薄片又は粗粉末である。振動ボールミルに3軸方向加振型ボールミルを用いる。得られた混合粉末の真空加圧焼結を行って予成形体を形成し、この予成形体を真空熱間押出成形して押出成形品を得る。
画像

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研究分野
  • 分散冶金
  • 分散強化合金
展開可能なシーズ アルミニウム合金やマグネシウム合金中に、炭素繊維、金属繊維、セラミックス等の強化材を混入させた複合材が各種用途に用いられている。特に強化材としてカーボンナノファイバー(CNF)を用いたものは、高い強度を有し、軽量である。理論的には得られる製品は優れた特性を有するが、カーボンナノファイバーの分散性の問題があり、この分散性が十分でないと強度が改善されない。それに対して安全で、金属粒子の小径化が可能な金属粒子と炭素粉末の混合方法、及び優れた強度を有する金属・炭素複合材料およびその製造方法を提供する。
金属結晶粒の微細化ができ、優れた強度が得られる。マグネシウムのような活性で取扱いに注意を要する微粉末を原料とする必要は無く、通常の機械切削切屑あるいは粗粉末を出発原料として、これに黒鉛粉末あるいはCNFを混ぜた状態から粉砕の工程が始まるので、複合材料の安全な製造ができる。黒鉛あるいはCNFの有する金属との難接合性を利用してボールミル工程で現れる母材金属粉末の結晶粒微細化作用を活かし、結果的にホールペッチ効果と、CNFの補強効果の相乗効果を利用できる。
用途利用分野 アルミニウム・炭素複合材料、マグネシウム・炭素複合材料
出願特許   特許 国際特許分類(IPC)
( 1 ) 国立大学法人信州大学, . 清水 保雄, 遠藤 守信, 石原 徹, 高木 鉄平, 塚本 慧, 松岡 秀司, 細野 高史, . 金属粒子と炭素粉末の複合化方法、および金属・炭素複合材料の製造方法. 特開2010-159445. 2010-07-22
  • B22F   1/00     
  • C22C   1/10     
  • B22F   9/04     
  • B22F   9/02     
  • B22F   3/20     
  • B22F   3/14     

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