JPS62188769A - 複合溶射法による複合材料製造方法 - Google Patents
複合溶射法による複合材料製造方法Info
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- JPS62188769A JPS62188769A JP61029720A JP2972086A JPS62188769A JP S62188769 A JPS62188769 A JP S62188769A JP 61029720 A JP61029720 A JP 61029720A JP 2972086 A JP2972086 A JP 2972086A JP S62188769 A JPS62188769 A JP S62188769A
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- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
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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〕
この発明は、１系統以上の溶射装置等の溶射手段を使用
して、不連続繊維、あるいは粒子と不連続繊維の両者を
強化材として含む複合材料の製造方法に関するものであ
る。
して、不連続繊維、あるいは粒子と不連続繊維の両者を
強化材として含む複合材料の製造方法に関するものであ
る。
従来、この種の複合材料を製造する方法としては、整列
させた連続繊維上に母相金属を溶射・被覆したプリフォ
ームテープを、ホットプレス等によって成形したものが
ある。又、芯部に強化材、その周囲が母相金属からなる
線材を溶射して、複合材料を製造する方法、又、不連続
繊維を含む複合材料プリフォームワイヤーを溶射するこ
とにより複合材料を製造する方法も知られている。
させた連続繊維上に母相金属を溶射・被覆したプリフォ
ームテープを、ホットプレス等によって成形したものが
ある。又、芯部に強化材、その周囲が母相金属からなる
線材を溶射して、複合材料を製造する方法、又、不連続
繊維を含む複合材料プリフォームワイヤーを溶射するこ
とにより複合材料を製造する方法も知られている。
前者の方法は整列させた連続繊維を溶射ガンを含む溶射
装置の前方に配置させ、その連続繊維に対して溶射ガン
を移動させるか、あるいは固定溶射ガン前方の連続繊維
を移動して、当該繊維上に母相金属を被覆し、プリフォ
ームテープを製造する。そして製造されたプリフォーム
テープを所定量積層した後、ホットプレス成形し、密度
の上昇あるいは界°面の密着性向上を図るものである。
装置の前方に配置させ、その連続繊維に対して溶射ガン
を移動させるか、あるいは固定溶射ガン前方の連続繊維
を移動して、当該繊維上に母相金属を被覆し、プリフォ
ームテープを製造する。そして製造されたプリフォーム
テープを所定量積層した後、ホットプレス成形し、密度
の上昇あるいは界°面の密着性向上を図るものである。
一方、後者の不連続繊維を含むワイヤーを使用する場合
は、溶射用ワイヤーとして、前もって複合材料としたプ
リフォームワイヤー、あるいは２重構造、即ち、芯部に
不連続繊維を含み、その周囲が母相金属である２層ワイ
ヤーを用いて、直接不連続繊維強化複合材料とする方法
である。この場合も、密度上昇、界面の密着性向上に加
えて信頼性向上の目的も含み、高温押出し等の２次加工
が実施される。
は、溶射用ワイヤーとして、前もって複合材料としたプ
リフォームワイヤー、あるいは２重構造、即ち、芯部に
不連続繊維を含み、その周囲が母相金属である２層ワイ
ヤーを用いて、直接不連続繊維強化複合材料とする方法
である。この場合も、密度上昇、界面の密着性向上に加
えて信頼性向上の目的も含み、高温押出し等の２次加工
が実施される。
しかし乍ら前者の方法の場合、連続繊維をその周囲に均
一被覆層を作製できるよう適当な厚み・幅に整列させる
必要があり、著しく生産性が低くなる。尚、この方法は
不連続繊維では繊維の固定ができないため、飛散の問題
があって適用不可能である。他方、後者の方法の場合、
溶射ガン中を強化繊維が通過するため、母相金属の溶融
と同時に繊維自身も高温状態となり、強化繊維の劣化、
あるいは溶融・凝集が生じ、強化効率が著しく低下する
などの問題点がある。
一被覆層を作製できるよう適当な厚み・幅に整列させる
必要があり、著しく生産性が低くなる。尚、この方法は
不連続繊維では繊維の固定ができないため、飛散の問題
があって適用不可能である。他方、後者の方法の場合、
溶射ガン中を強化繊維が通過するため、母相金属の溶融
と同時に繊維自身も高温状態となり、強化繊維の劣化、
あるいは溶融・凝集が生じ、強化効率が著しく低下する
などの問題点がある。
この発明は、不連続繊維を強化材として用いた複合材料
の生産性を、より高める製造方法を得るものであり、強
化繊維を予熱し、その際の予熱温度を制御して、劣化あ
るいは凝集のない状態で複合材料中に含ませることもで
きるものである。更に、この発明による方法によれば、
強化繊維体積率を時間的に変化させ、あるいは複数の溶
射系使用を併用することにより母相金属組成も時間的に
変化させ得ろ、即ち、必要部位を効果的に強化させるこ
とも可能となる。
の生産性を、より高める製造方法を得るものであり、強
化繊維を予熱し、その際の予熱温度を制御して、劣化あ
るいは凝集のない状態で複合材料中に含ませることもで
きるものである。更に、この発明による方法によれば、
強化繊維体積率を時間的に変化させ、あるいは複数の溶
射系使用を併用することにより母相金属組成も時間的に
変化させ得ろ、即ち、必要部位を効果的に強化させるこ
とも可能となる。
この発明は、母相金属と不連続繊維を別系統から溶射し
、繊維体積率を積層方向に変化させ、あるいは母相金属
の合金組成も積層方向に変化させることが可能である製
造方法で、強化不連続繊維が劣化・凝集することなしに
高い強化効率及び生産性を有する複合材料の製造方法で
ある。
、繊維体積率を積層方向に変化させ、あるいは母相金属
の合金組成も積層方向に変化させることが可能である製
造方法で、強化不連続繊維が劣化・凝集することなしに
高い強化効率及び生産性を有する複合材料の製造方法で
ある。
この発明により製造される複合材料は、不連続繊維が溶
射手段の超高温部を通過せず、別系統の繊維導入手段、
あるいはガス及び強化材の予熱用の溶射手段や不連続繊
維に基本的には運動エネルギーのみを与える溶射手段を
母相金属溶射と併用することにより、強化材が劣化・凝
集していない複合材料を製造できる。繊維の体積率を積
層方向に変化させることも可能であり、又、母相金属の
溶射に複数の溶射手段を用いることにより、母相金属の
合金組成も積層方向に変化させうる。
射手段の超高温部を通過せず、別系統の繊維導入手段、
あるいはガス及び強化材の予熱用の溶射手段や不連続繊
維に基本的には運動エネルギーのみを与える溶射手段を
母相金属溶射と併用することにより、強化材が劣化・凝
集していない複合材料を製造できる。繊維の体積率を積
層方向に変化させることも可能であり、又、母相金属の
溶射に複数の溶射手段を用いることにより、母相金属の
合金組成も積層方向に変化させうる。
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第１図にいて、（１）は基板、（２）は基板（１）に対
して、母相金属ワイヤー（３）を燃料ガスあるいは圧縮
空気を用いて溶射する溶射手段（以下、溶射ガンと称°
する。）、（４）は強化材としての不連続繊維を圧縮
空気と共に射出する射出手段、（５）は母相金属となる
ワイヤー（３）の溶射状のものに不連続繊維が含まれる
溶射流、（６）は基板（１）に形成される複合材料を示
している。
して、母相金属ワイヤー（３）を燃料ガスあるいは圧縮
空気を用いて溶射する溶射手段（以下、溶射ガンと称°
する。）、（４）は強化材としての不連続繊維を圧縮
空気と共に射出する射出手段、（５）は母相金属となる
ワイヤー（３）の溶射状のものに不連続繊維が含まれる
溶射流、（６）は基板（１）に形成される複合材料を示
している。
この実施例において、溶射材料としてはＡｊ−６％Ｓｉ
合金ワイヤー（３）を使用する。又、燃料としてはアセ
チレンと酸素を使用し、又、圧縮空気を含む総ガス供給
量は約５００す冒ｎ である。一方、不連続繊維として
は直径１μｍ以下、平均繊維長３０μｍの炭化珪素ウィ
スカーを図示しないホッパーから圧縮空気をキャリアガ
スとして利用しながら供給し、粉末ガス溶射ガンを含む
射出手段（４）を使用し、約５００ｊ／ｍｊｎの圧縮空
気で、母相金属溶射流（５）中に同時射出する。溶射手
段（２）と射出手段（４）の前方に配置された基板（１
）上には、強化材となる不連続繊維が母相金属中に分散
した複合材料（６）が、各手段（２＋ （４）と基板（
１）間の距離２５０ ｍｆｌ＋の場合、約３Ｑｍｍ／ｍ
ｌｎの速度で積層する。積層した各部における繊維体積
率は、周辺中央部あるいは積層初期、後期によらずほぼ
一定である。
合金ワイヤー（３）を使用する。又、燃料としてはアセ
チレンと酸素を使用し、又、圧縮空気を含む総ガス供給
量は約５００す冒ｎ である。一方、不連続繊維として
は直径１μｍ以下、平均繊維長３０μｍの炭化珪素ウィ
スカーを図示しないホッパーから圧縮空気をキャリアガ
スとして利用しながら供給し、粉末ガス溶射ガンを含む
射出手段（４）を使用し、約５００ｊ／ｍｊｎの圧縮空
気で、母相金属溶射流（５）中に同時射出する。溶射手
段（２）と射出手段（４）の前方に配置された基板（１
）上には、強化材となる不連続繊維が母相金属中に分散
した複合材料（６）が、各手段（２＋ （４）と基板（
１）間の距離２５０ ｍｆｌ＋の場合、約３Ｑｍｍ／ｍ
ｌｎの速度で積層する。積層した各部における繊維体積
率は、周辺中央部あるいは積層初期、後期によらずほぼ
一定である。
積層した複合材料（６）は基板（１）から取り除き、任
意の形状に成形される。この複合材料（６）は、強化繊
維に配向性を与えるため、例えば、５５０°で高温押出
しを実施して、成形と同時に強化効率を向上させうる。
意の形状に成形される。この複合材料（６）は、強化繊
維に配向性を与えるため、例えば、５５０°で高温押出
しを実施して、成形と同時に強化効率を向上させうる。
この実施例によれば、強化材としての不連続繊維は溶融
・凝集して繊維形状を失うことな（、又、母相金属と接
触する際も、劣化温度はど高温ではなく、しかも比較的
高温状態にある時間も短いため、母相金属融液の溶浸等
の複合材料製造方法とは異なり、強化繊維としての強度
等の低下あるいは繊維−母相金属界面に脆性反応層を生
ずることもない。
・凝集して繊維形状を失うことな（、又、母相金属と接
触する際も、劣化温度はど高温ではなく、しかも比較的
高温状態にある時間も短いため、母相金属融液の溶浸等
の複合材料製造方法とは異なり、強化繊維としての強度
等の低下あるいは繊維−母相金属界面に脆性反応層を生
ずることもない。
又、不連続繊維により強化した複合材料（６）であるた
め、２次加工性も優れており、例えば、高温押出し等に
より成形と同時に繊維の配向性を一軸方向に整列させう
ろことができ、更には高い複合材料生産性を有する。
め、２次加工性も優れており、例えば、高温押出し等に
より成形と同時に繊維の配向性を一軸方向に整列させう
ろことができ、更には高い複合材料生産性を有する。
又、第２図はこの発明の第２の実施例を示すもので、第
１図と同一符号は同−又は相当部分であるため、詳細説
明は省略する。この第２の実施例の第１図に示す実施例
と相違するのは、不連続繊維のキャリアガスとしての圧
縮空気が予熱されている点である。これにより、母相金
属と不連続繊維界面の密着性改善が計れるものである。
１図と同一符号は同−又は相当部分であるため、詳細説
明は省略する。この第２の実施例の第１図に示す実施例
と相違するのは、不連続繊維のキャリアガスとしての圧
縮空気が予熱されている点である。これにより、母相金
属と不連続繊維界面の密着性改善が計れるものである。
即ち、母相金属粒と繊維が溶射流（５）中で接触する際
の、繊維温度及び繊維射出ガスの温度が低い助合、特に
、母相金属が熱伝導が大で且高融点であると、母相金属
と繊維の密着性を改善する必要がある。例えば、純ＡＩ
を母相金属とし、不連続繊維として直径１μｍ以下、繊
維長平均３０μｍのチタン酸カリウム繊維を用いた場合
にこの実施例による方法が有効である。又、母相金属が
高融点であるニッケル基合金炭化珪素ウィスカーが強化
材の場合も有効である。
の、繊維温度及び繊維射出ガスの温度が低い助合、特に
、母相金属が熱伝導が大で且高融点であると、母相金属
と繊維の密着性を改善する必要がある。例えば、純ＡＩ
を母相金属とし、不連続繊維として直径１μｍ以下、繊
維長平均３０μｍのチタン酸カリウム繊維を用いた場合
にこの実施例による方法が有効である。又、母相金属が
高融点であるニッケル基合金炭化珪素ウィスカーが強化
材の場合も有効である。
第３図及び第４図は、この発明の第３及び第４の実施例
を示すものであり、これらの図において（至）は不連続
繊維とキャリアガスの導入口を示し、０１は不連続繊維
導入用のキャリアガスを予熱するためのガイド筒を示し
ている。
を示すものであり、これらの図において（至）は不連続
繊維とキャリアガスの導入口を示し、０１は不連続繊維
導入用のキャリアガスを予熱するためのガイド筒を示し
ている。
この第３図及び第４図に示す実施例は、母相金属に対し
てのみワイヤーガス溶射ガン（２）を使用して、強化繊
維の射出には、窒素ガスあるいは圧縮空気を利用した筒
便法である。この場合、導入口−は、第３図及び第４図
の実施例とも４本使用し、キャリアガス流量は各々約５
０１／ｍｉｎである。いずれも繊維導入口図は、母相金
属溶射流（５）内に配置する方が繊維は均一分散する。
てのみワイヤーガス溶射ガン（２）を使用して、強化繊
維の射出には、窒素ガスあるいは圧縮空気を利用した筒
便法である。この場合、導入口−は、第３図及び第４図
の実施例とも４本使用し、キャリアガス流量は各々約５
０１／ｍｉｎである。いずれも繊維導入口図は、母相金
属溶射流（５）内に配置する方が繊維は均一分散する。
これは繊維射出速度あるいはキャリアガス流量と関係し
、溶射流（５）外からの繊維射出は、複合材料中への繊
維の歩留りを著しく低下させるためである。第４図の実
施例の場合、更に繊維導入用のキャリアガスを予熱し、
母相金属及び強化繊維歩留りを向上するために、ガイド
筒０１を利用し効果を上げることができる。又、基板（
１）を上下動あるいはＸＹ方向に移動させることにより
、より広面積の積層複合材料が得られ、圧延等の２次加
工に供される。
、溶射流（５）外からの繊維射出は、複合材料中への繊
維の歩留りを著しく低下させるためである。第４図の実
施例の場合、更に繊維導入用のキャリアガスを予熱し、
母相金属及び強化繊維歩留りを向上するために、ガイド
筒０１を利用し効果を上げることができる。又、基板（
１）を上下動あるいはＸＹ方向に移動させることにより
、より広面積の積層複合材料が得られ、圧延等の２次加
工に供される。
第５図及び第６図は夫々第５及び第６の実施例を示すも
ので、第５図の実施例は第１の母相金属としてＡｊ−６
％Ｓｊ粉末、第２の母相金属としてＡＪ−２％Ｃｕ −
０，７％Ｍｇ粉末を母相金属材料とし、２系統の粉末ガ
ス溶射ガン（２） （２）’を利用するものである。強
化繊維用にも射出手段、即ち粉末ガス溶射ガン（４）を
ガス及び強化材予熱を併用しつつ利用し、３系統の溶射
ガンを使用する例である。この場合第１及び第２の母相
金属は、初期及び後期には第１の母相金属の量を増加し
、中期には第２の母相金属の量を徐々に増加させる。作
製された複合材料は、５５０°Ｃで高温鍛造される。
ので、第５図の実施例は第１の母相金属としてＡｊ−６
％Ｓｊ粉末、第２の母相金属としてＡＪ−２％Ｃｕ −
０，７％Ｍｇ粉末を母相金属材料とし、２系統の粉末ガ
ス溶射ガン（２） （２）’を利用するものである。強
化繊維用にも射出手段、即ち粉末ガス溶射ガン（４）を
ガス及び強化材予熱を併用しつつ利用し、３系統の溶射
ガンを使用する例である。この場合第１及び第２の母相
金属は、初期及び後期には第１の母相金属の量を増加し
、中期には第２の母相金属の量を徐々に増加させる。作
製された複合材料は、５５０°Ｃで高温鍛造される。
この場合上下面は、より耐摩耗性の高い母相金属であり
、芯部は常温時効する母相金属でより高強度である。こ
の場合、強化繊維体積率は変化させていないが、これを
変化させることも可能であり、強化繊維と強化粒子と母
相金属を３系統の溶射系から各々射出し、繊維と粒子の
ハイブリッド強化複合材料も可能である。
、芯部は常温時効する母相金属でより高強度である。こ
の場合、強化繊維体積率は変化させていないが、これを
変化させることも可能であり、強化繊維と強化粒子と母
相金属を３系統の溶射系から各々射出し、繊維と粒子の
ハイブリッド強化複合材料も可能である。
第６図は２系統の溶射ガン（２）（４）を使用し、母相
金属強化繊維の歩留りをより高めるため異形のガイド筒
（６）を用いた例である。別に母相金属用に７−ク溶射
・プラズマ溶射を用いることもあり、特にプラズマ溶射
の場合、母相にセラミックスを用いたいわゆる繊維強化
セラミックスの製造もできる。
金属強化繊維の歩留りをより高めるため異形のガイド筒
（６）を用いた例である。別に母相金属用に７−ク溶射
・プラズマ溶射を用いることもあり、特にプラズマ溶射
の場合、母相にセラミックスを用いたいわゆる繊維強化
セラミックスの製造もできる。
以上のように、この発明によれば、別系統から強化繊維
を射出し、母相金属の溶射流内で強化繊維が劣化、ある
いは溶融・凝集しない温度で且短時間のうちに脆性反応
層の発生を抑えて複合化を完了でき、又、母相金属の合
金組成あるいは強化繊維の体積率を、積層方向に変化さ
せた２次加工可能な複合材料を容易に製造できる。
を射出し、母相金属の溶射流内で強化繊維が劣化、ある
いは溶融・凝集しない温度で且短時間のうちに脆性反応
層の発生を抑えて複合化を完了でき、又、母相金属の合
金組成あるいは強化繊維の体積率を、積層方向に変化さ
せた２次加工可能な複合材料を容易に製造できる。
第１図から第６図は夫々この発明の実施例を説明する図
である。 図において、（１）は基板、（２）は母相金属ワイヤー
、（３）は溶射手段、（４）は射出手段、（５）は溶射
流、（６）は複合材料、−は導入口、〔ｑはガイド筒で
ある。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
である。 図において、（１）は基板、（２）は母相金属ワイヤー
、（３）は溶射手段、（４）は射出手段、（５）は溶射
流、（６）は複合材料、−は導入口、〔ｑはガイド筒で
ある。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 母相金属の溶射手段と、少なくとも不連続繊維を含む強
化材の噴射手段を有し、前記溶射手段から溶射される母
相金属と、前記噴射手段から噴射される強化材を、溶射
流中において所望温度域で母相金属−強化材界面の反応
層を生成させる複合溶射法による複合材料の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61029720A JPS62188769A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | 複合溶射法による複合材料製造方法 |
| EP87102095A EP0232919A3 (en) | 1986-02-13 | 1987-02-13 | Method of manufacturing composite material by combined melt-spraying |
| US07/014,414 US4740395A (en) | 1986-02-13 | 1987-02-13 | Method of manufacturing composite material by combined melt-spraying |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61029720A JPS62188769A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | 複合溶射法による複合材料製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62188769A true JPS62188769A (ja) | 1987-08-18 |
Family
ID=12283941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61029720A Pending JPS62188769A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | 複合溶射法による複合材料製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4740395A (ja) |
| EP (1) | EP0232919A3 (ja) |
| JP (1) | JPS62188769A (ja) |
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| ES2045458T3 (es) * | 1988-09-20 | 1994-01-16 | Plasma Technik Ag | Revestimiento abrasible mejorado y produccion del mismo. |
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-
1986
- 1986-02-13 JP JP61029720A patent/JPS62188769A/ja active Pending
-
1987
- 1987-02-13 EP EP87102095A patent/EP0232919A3/en not_active Withdrawn
- 1987-02-13 US US07/014,414 patent/US4740395A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55111874A (en) * | 1979-02-21 | 1980-08-28 | Hitachi Ltd | Melt injecting method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0232919A3 (en) | 1989-08-16 |
| EP0232919A2 (en) | 1987-08-19 |
| US4740395A (en) | 1988-04-26 |
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