| 【発明の名称】 |
金属−セラミックス複合材料の製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】鬼丸 由夫
【氏名】蝶名林 聡
【氏名】高橋 平四郎
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| 【要約】 |
【課題】従来よりも短時間で溶融金属をプリフォーム内に浸透でき、しかもポア等の欠陥のない高品質な金属−セラミックス複合材料の製造方法を提供する。
【解決手段】セラミックス粉末またはセラミックス繊維を強化材とし、アルミニウム合金をマトリックスとする金属−セラミックス複合材料の製造方法において、該セラミックスからなるプリフォームとアルミニウム合金とを接触させた状態でアンモニアガスを分解して得られる窒素の雰囲気中で６８０〜９００℃に加熱して、アルミニウム合金の溶湯を該プリフォーム内に非加圧状態で浸透させることにより短時間に高品質な金属−セラミックス複合材料を製造する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 セラミックス粉末またはセラミックス繊維を強化材とし、アルミニウム合金をマトリックスとする金属−セラミックス複合材料の製造方法において、該セラミックスからなるプリフォームとアルミニウム合金とをアンモニアガスを分解して得られた窒素の雰囲気中で６８０〜９００℃に加熱して、アルミニウム合金の溶湯を該プリフォーム内に非加圧状態で浸透させることを特徴とする金属−セラミックス複合材料の製造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属−セラミックス複合材料の製造方法に関し、特に、アンモニアガスを分解して得られた窒素を用いた金属−セラミックス複合材料の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、半導体製造装置や液晶製造装置等にセラミックス粉末またはセラミックス繊維を強化材とし、アルミニウムまたはアルミニウム合金をマトリックスとする金属−セラミックス複合材料が盛んに使われ始められるようになってきている。
【０００３】この複合材料の製造方法としては、粉末冶金法、高圧鋳造法、真空鋳造法等の方法が従来から知られている。しかし、これらの方法では、強化材であるセラミックスの含有率を高くできず、大型の加圧装置が必要でありコストが極めて高いなどの理由によりいずれも満足できるものではなかった。
【０００４】そこで最近では、上記問題を解決する製造方法として、米国ランクサイド社が開発した非加圧金属浸透法が提案されている。この方法は、ＳｉＣやＡｌ2Ｏ3などのセラミックス粉末で形成されたプリフォームにＭｇを含むアルミニウム合金を接触させ、これをＮ2雰囲気炉中で７００〜９００℃の温度に加熱して溶融したアルミニウム合金を浸透させる方法で、Ｍｇの化学反応（窒化反応）を利用してセラミックス粉末に対する溶融金属の濡れ性を改善することにより非加圧状態でもプリフォーム中に溶融金属を浸透できるという特長がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記した方法は、非加圧状態で浸透できるという特長があるものの、溶融金属の浸透に長時間を必要とし、場合によっては複合材料の内部に溶融金属の浸透不良によるポア等の欠陥が発生するという課題があった。
【０００６】本発明は、上述した課題を解決するために鋭意検討して完成したものであって、その目的は、従来よりも短時間で溶融金属をプリフォーム内に浸透でき、しかもポア等の欠陥のない高品質な金属−セラミックス複合材料の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した本発明の目的は、セラミックス粉末またはセラミックス繊維を強化材とし、アルミニウム合金をマトリックスとする金属−セラミックス複合材料の製造方法において、該セラミックスからなるプリフォームとアルミニウム合金とをアンモニアガスを分解して得られた窒素の雰囲気中で６８０〜９００℃に加熱して、アルミニウム合金の溶湯を該プリフォーム内に非加圧状態で浸透させることを特徴とする金属−セラミックス複合材料の製造方法によって達成できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。本発明にいう、セラミックスとはアルミナ、窒化珪素、炭化珪素等の公知のセラミックスが適用できるが、アルミニウムとの濡れ性、製造の容易さからアルミナ、炭化珪素が一般的に用いられる。
【０００９】次に、アルミニウム合金としては、Ａｌ−Ｍｇ系の合金が好ましく、その理由は、セラミックスとの濡れ性が良好となるためセラミックスの均一な分散が可能となるためである。
【００１０】次に、加熱雰囲気としてアンモニアを分解して得られた窒素を用いる理由は、アンモニアを加熱した際に分解して発生する活性化した窒素がＭｇの化学反応（窒化反応）を高めてセラミックスに対する溶融金属の濡れ性をさらに改善できるからであり、このため溶融金属の浸透性がさらに良好となる。
【００１１】以下本発明の実施例と比較例とを具体的に挙げ、本発明をより詳細に説明する。
（実施例）
（１）プリフォームの作製平均粒子径６０μｍのアルミナ粒子にバインダーを添加したものを数時間混合し、これを口径３００ｍｍ、深さ１００ｍｍの金型に充填しプレス成形を行い、１００〜２００℃で数時間、加熱乾燥後に脱型してプリフォームを作成した。
【００１２】（２）複合材料の製造得られたプリフォームとＡｌ−Ｍｇ系のアルミニウム合金と接触状態で保持して、両部材をアンモニアを加熱分解して得られた窒素雰囲気中で６８０〜９００℃に加熱することにより、アルミニウム合金の溶湯をプリフォーム内に浸透させてアルミナの含有率が３７体積％からなる複合材料を得た。
【００１３】（３）評価得られた複合材料の表面及び破断面を目視および顕微鏡にて観察してアルミニウム合金の浸透状況を観察した。併せて、相対密度を公知の方法にて評価した。
【００１４】（比較例）実施例と同様にして作成したプリフームの下部にあらかじめＡｌ−Ｍｇ系のアルミニウム合金を接触させて保持して、窒素雰囲気中で６８０〜９００℃に加熱し、アルミニウム合金を浸透させて複合材料を得た。このようにして得られた複合材料を実施例と同様な方法で評価した。得られた評価結果を表１にまとめて示した。
【００１５】
【表１】
【００１６】評価結果から明らかなように、本発明から得られた複合材料は、従来よりもポアやクラックなどの欠陥のない高品質な複合材料が得られることが分かった。さらには、浸透に要する時間も１／２となり製造効率が高まった。
【００１７】
【発明の効果】以上の通り、本発明の金属−セラミックス複合材料の製造方法によれば、クラックや欠陥のない高品質な複合材料が低コストで短時間に得られる。このことにより、複合材料の信頼性が高まり用途が格段に広がる効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００２４０
【氏名又は名称】太平洋セメント株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年６月１５日（２００１．６．１５） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００２−３７１３３０（Ｐ２００２−３７１３３０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１２月２６日（２００２．１２．２６） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１８０９７３（Ｐ２００１−１８０９７３） |
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