(57)【要約】【課題】  金属−セラミックス複合材の成形面の凹凸を小さくすることが可能な、金属−セラミックス複合材の製造に用いられるプリフォームの製造方法を提供する。【解決手段】  セラミックスからなるプリフォームに基材である金属を浸透させて、金属−セラミックス複合材を得るために用いられるプリフォームの製造方法において、液体とセラミックス粒子とを混合してなる湿潤混合物を、前記液体と濡れ難い材料で形成された透液体にて少なくとも一部が覆われた状態に成形型のキャビティに充填し、前記透液体を介して前記湿潤混合物から余剰の前記液体を除去して湿潤成形体を作製し、焼結するプリフォームの製造方法。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスからなるプリフォームに基材である金属を浸透させて、金属−セラミックス複合材を得るために用いられるプリフォームの製造方法において、液体とセラミックス粒子とを混合してなる湿潤混合物を、前記液体と濡れ難い材料で形成された透液体にて少なくとも一部が覆われた状態に成形型のキャビティに充填し、前記透液体を介して前記湿潤混合物から余剰の前記液体を除去して湿潤成形体を作製し、焼結することを特徴とするプリフォームの製造方法。
【請求項２】
前記液体と前記セラミックスとは互いに濡れ易いものである請求項１に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項３】
前記セラミックス粒子は炭化ケイ素粒子である請求項２に記載のプリフォームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属−セラミックス複合材の製造に用いられるプリフォームの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、基材となる金属に、セラミックスの繊維や粒子等を強化材とする金属−セラミックス複合材が注目されている。金属−セラミックス複合材は、アルミニウムやアルミニウム合金など基材となる金属が有する強度、延性、靭性、成形性および熱伝導性等と、強化材である炭化珪素、窒化アルミ、アルミナなどの繊維や粒子からなるセラミックスが有する剛性、耐摩耗性、低熱膨張性等を併せもつために、軽量、高剛性、耐摩耗性、高熱伝導、低熱膨張などが要求される輸送用機器部品、電子部品等のさまざまな用途の製品に利用されている。この複合材の製造方法には、従来から粉末冶金法、またはセラミックスで成形された多孔質の予備成形体であるプリフォームに、基材となる溶融金属を浸透させる浸透法などがある。
【０００３】
このうち、浸透法に使用されるプリフォームの製造方法としては、加圧法、押出法、射出法、泥漿鋳込み成形法などが従来から知られている。いずれもセラミックス粒子とバインダー溶液とを予め混合、攪拌して湿潤混合物を作製し、これを成形型の開口部よりキャビティに供給、充填し、適度に固めた後に抜型する方法で成形し、抜型後は更に必要に応じて加熱炉で焼結して製造している。金属−セラミックス複合材は、プリフォームに基材となる金属の溶湯を含浸して製造する。この浸透法には、製品形状に近い形状のキャビティを持つ金型等にプリフォームを収め、型の開口部より溶湯を充填し、次いで加圧して溶湯を強制的に含浸させた後、型の中で含浸した金属を凝固させてから製品を取り出す方式の加圧浸透法と、プリフォームを収める型を用いずに溶融金属浴中にプリフォームを浸漬し、浴中の金属を加圧することにより溶融金属を含浸させた後、金属浴から取り出してから凝固させる方式の加圧浸透法と、そして、プリフォームを収める型を用いずに、溶融金属浴中にプリフォームを浸漬し、浴中の金属を加圧しないで溶融金属を含浸させた後、金属浴から取り出した後に含浸した金属を凝固させる非加圧浸透法があり、これらは粉末冶金法と比較して製造コストにおいて有利とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−７１５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
金属−セラミックス複合材は、近年電車や電気自動車向けのパワー半導体用の放熱基板としての適用が期待されており、これに密着して積載されるパワー半導体から発生する熱を効率的に放散させるために、放熱基板としての金属−セラミックス複合材の表面は特に平滑であることが要求されている。この要求に対し、浸透法により金属−セラミックス複合材を得る場合、製品形状に近い形状の型にプリフォームを収め、金属溶湯を浸透させた後に製品を取り出す方式の加圧浸透法は、金属溶湯の凝固収縮を補うための溶湯が加圧によって常に供給されるために、型のキャビティ面に沿った製品表面部には凝固収縮による凹凸ができ難く、金属リッチの表皮層となって平滑面が得易い利点がある。しかし、生産数に見合った数の型を用意する必要があるために大量生産には向かず、コスト面で不利である。
【０００６】
これに対して、型を用いずに凝固前に金属浴から取り出す方式の加圧浸透法および非加圧浸透法は、製品ごとに金型を用意する必要がないため、凝固後に製品を型から取り出す方式の加圧浸透法よりも生産性が高い利点がある。しかし、浸透した溶融金属の凝固に伴う収縮を補うことができない。図１は従来技術によって製造したプリフォームによる金属−セラミックス複合材の表面状態を説明するための断面の模式図である。凝固完了後は図１のようにセラミックス粒子１と金属２とが凹状のメニスカスを形成して表面に窪みが生じることは避けられない。このため、同一のサイズのセラミックス粒子の場合で比較すると、型を用いて凝固完了後に製品を取り出す方式の加圧浸透法よりも、金属−セラミックス複合材の表面粗さが大きい傾向となる。このために、放熱基板のように特に高い平滑度が求められる製品とする場合は、この窪みの最も深い底まで平面研削加工が必要である。一般にセラミックスは非常に硬質であるため、除去加工量が増えることは加工刃具の損耗を早めるだけでなく、加工時間も大幅に増加するため、製造コスト増となるだけでなく、製品の寸法精度がばらつく原因にもなる。したがってこの表面の細かな窪みをできるだけ小さくする必要がある。そのために、用いられるセラミックス粒子からなるプリフォームの表面状態をできるだけ平滑にする必要がある。
【０００７】
しかし、実際はセラミックス粒子とバインダー溶液とを予め混合した湿潤混合物の状態で成形型に充填してプリフォームを成形する。図２は従来技術に係るプリフォームの製造方法を工程順に示す図である。図２において、成形型３より抜型する際に、表面のセラミックス粒子の一部が成形型の表面に付着したまま脱離して、脱離粒子が存在した元の部分が成形面に対して陥没した状態となって凹部分が形成され、また脱離したセラミックス粒子が、再度プリフォーム成形面の別の位置に付着した場合は、その場所に新たに凸部分が形成されてしまう。成形型から抜型した後では、これらの凹凸の修正は非常に難しいため、このようなプリフォームの成形面の凹凸状態が金属−セラミックス複合材を製造する浸透工程まで残って、浸透後においても製品の成形面の凹凸が大きくなって、大幅な研削加工コスト増加となるだけでなく、製品の寸法精度が大きくばらつき易いという課題があった。
【０００８】
一方、セラミックス粒子とバインダー溶液とを混合した湿潤混合物は、バインダー溶液である液体の割合が大きくなるに従い、成形後にその余剰液体を除去するために加熱、乾燥に長時間を要するため生産性が悪くなる。そこで吸湿性シート等に余剰液体を吸収させる方法、または、加圧もしくは減圧吸引などの方法で搾液して、余剰液体を迅速に除去する方法が考えられる。しかし吸湿性シートでは余剰液体が吸湿性シートに移動するに伴ってセラミックス粒子の一部が吸湿性シートに付着して、吸湿性シートの剥離時に吸湿性シートに付着したままとなり、湿潤成形体の平滑面に凹凸が生じやすく、加圧や減圧吸引では一部のセラミックス粒子が成形型に付着しやすくなって、プリフォーム表面の平滑さが損なわれる傾向が助長されてしまう課題があった。
【０００９】
なお、セラミックス粉末のスラリーを型で成形した後、余剰液体を除去する先行技術として例えば特許文献１に、厚さが０．１ｍｍ〜１０．０ｍｍ、且つ通気度が０．１ｃｍ３／ｃｍ２・秒〜５０ｃｍ３／ｃｍ２・秒の合成樹脂製フィルターと、該フィルターを支持し、通水性を有する支持型とを備える鋳型に、セラミックス粉末を分散させたスラリーを注入する工程と、前記スラリーの水分を前記フィルターおよび前記支持型を介して排水させると共に、前記セラミックス粉末を前記鋳型に着肉させ、セラミックス成形体を形成する工程とを含むことを特徴とするセラミックス製品の製造方法が開示されている。しかし、フィルターの材質による脱型性の良否について述べられているが、セラミックス成形体の表面粗さに及ぼす影響については記載されていない。
【００１０】
本発明は、金属−セラミックス複合材の成形面の凹凸を小さくすることが可能な、金属−セラミックス複合材の製造に用いられるプリフォームの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、セラミックスからなるプリフォームに基材である金属を浸透させて、金属−セラミックス複合材を得るために用いられるプリフォームの製造方法において、液体とセラミックス粒子とを混合してなる湿潤混合物を、前記液体と濡れ難い材料で形成された透液体にて少なくとも一部が覆われた状態に成形型のキャビティに充填し、前記透液体を介して前記湿潤混合物から余剰の前記液体を除去して湿潤成形体を作製し、焼結するプリフォームの製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上記目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来技術によって製造したプリフォームを適用して作製した金属−セラミックス複合材の表面状態を模式的に説明する断面図である。
【図２】従来技術に係るプリフォームの製造方法を工程順に示す図である。
【図３】図３は本発明により製造したプリフォームを適用して作製した金属−セラミックス複合材の表面状態を模式的に説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者らは、成形型のキャビティ面に一部のセラミックス粒子が付着してしまう原因は、成形型のキャビティ面を構成する材質がセラミックス粒子を覆う液体に濡れ易いためであることに着目した。そして成形型のキャビティを構成する材料を液体に濡れ難いものとすることによって成形型から抜型しやすくなり、セラミックス粒子の成形型への付着することを防止できること、また、それ自体が液体と濡れ難い材料で構成された透液体を介して余剰の液体を除去した後、この透液体を取り去ることによって、湿潤成形体の平滑が必要な面の粗さを損なわずに余剰の液体を除去できることを見出し、本発明に想到したものである。
【００１５】
以下に、本発明を実施するための形態を説明する。
【００１６】
セラミックスを強化材としたプリフォームに基材である金属を浸透させて、金属−セラミックス複合材を得るためのプリフォームを製造するために用いる、セラミックス粒子の材料は、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ジルコニア、ジルコン、シリカ、ムライト、コーディエライト、フェライト、ステアタイトなどのファインセラミックスの１種類または２種類以上の混合物で、その形状は真球状、涙滴状、回転楕円状、フレーク状、繊維状、不定形状など任意の形状の１種類または２種類以上とする。
【００１７】
セラミックス粒子と混合、攪拌して湿潤混合物にするための液体は、無機バインダーもしくは有機バインダーの水溶液、または、これらのバインダーを溶質とし、アルコールや有機溶剤を溶媒とした有機溶液を用いるが、セラミックス粒子をハンドリング可能な程度に固めることが可能であるならば、バインダーを含まない液体、すなわち水、アルコール、有機溶剤の単体を用いてもよい。これらのうちのいずれか１種類の液体を、セラミックス粒子と公知の方法で混合、攪拌して湿潤混合物を作製する。
【００１８】
前記湿潤混合物を所望の形状に郭定させるためのキャビティを具える成形型は、金型、樹脂型、石膏型、木型、セラミックス型等を使用する。このとき成形型のすべて、または、成形型のキャビティ面の全部もしくは一部を、後述に説明する、液体と濡れ難い材料で形成された透液体で構成してもよい。また、成形型のキャビティ面において透液性を必要としない部分においても、離型性を良くするために、キャビティ面の全部もしくは一部を液体に濡れ難い材料で構成するか、または、キャビティ面の全部もしくは一部にテトラフロロエチレン等その他の疎液剤を予め塗布してもよい。
【００１９】
次に、液体と濡れ難い材料で形成された透液体にて湿潤混合物が少なくとも一部が覆われた状態に成形型のキャビティに充填する方法について説明する。
【００２０】
まず、成形型の開口部より、前記湿潤混合物をキャビティに装入し充填する。充填を促進するために、樹脂棒などの工具を用いて湿潤混合物を機械的に押し込むことや、充填中に成形型を振動させてもよい。また、所望の形状のキャビティ内に十分な量の湿潤混合物を装入後、更に充填を確実にするために、成形型の開口部より湿潤混合物を突き固める操作を行ってもよい。
【００２１】
次に、成形型の開口部の湿潤混合物の上を、液体と濡れ難い材料で形成された透液体（以下、難濡れ性透液体という。）で覆う。この難濡れ性透液体とは、それ自身を形成する材料の性質が前記の液体と濡れ難いことを特徴とし、かつ１か所以上の貫通穴をもち前記液体が透過できる構造を具えたものである。難濡れ性透液体を形成する材料の、濡れ性の指標としては、前記液体との接触角が８０°以上であることが好ましく、９０°を超えるものがより好ましい。このような材料に、例えばポリプロピレンがあって、これにより形成される難濡れ性透液体として、例えばポリプロピレン繊維で構成された不織布、または、１つもしくは複数の貫通穴を具えたポリプロピレン板などがある。また、液体と濡れ易い材料で形成される透液体（以下、易濡れ性透液体ともいう。）は、テトラフロロエチレン等その他の疎液剤を、湿潤混合物と接触する側に塗布するなどの方法によって、液体と濡れ難くなるようにして、難濡れ性透液体として使用することができる。
【００２２】
また、少なくとも、セラミックス粒子と接触する側のみの材質が液体と濡れ難ければ、難濡れ性透液体は２層以上の多層構造であってもよい。
【００２３】
なお、難濡れ性透液体に適用する材料を選定する際に、接触角を測定する必要がある場合は、静滴法、メニスコグラフ法、毛細管法などの公知の方法で測定する。
【００２４】
次に、成形型の開口部の湿潤混合物を平滑に均して湿潤成形体とする方法を説明する。均す方法としては、ヘラ、プレス、ローラー等その他の均し工具を用いるか、または湿潤混合物を覆っている難濡れ性透液体を擦動させるなどして機械的に行う。均す過程において、キャビティに収まり切らない余剰の湿潤混合物は適宜除去して、キャビティ内に充填する湿潤混合物の量が、更に適切になるように調整する。このとき、難濡れ性透液体を介してキャビティ内の湿潤混合物から余剰の液体が染み出す場合は、これを適宜除去しながら均し操作を行う。なお、この湿潤混合物を平滑に均す工程は、前記の成形型の開口部を難濡れ性透液体で覆う工程の前に、ある程度予備的に行ってもよい。
【００２５】
次に、前記湿潤成形体から余剰の液体を成形型外に除去する必要がある場合には、前記の均し工程において、難濡れ性透液体より滲み出る液体を適宜除去する方法、または、成形型の一部に成形型外に連通する小孔を設けるか、もしくは成形型の一部を難濡れ性透液体で置換して、キャビティ内を加圧もしくは減圧することにより滲み出させて除去する方法にて行う。このとき、湿潤成形体を構成するセラミックス粒子と液体とが互いに濡れ難い場合は、液体が難濡れ性透液体を介して過剰に滲み出し易くなるため、液体を所望の含有量に調節し難い。このため、セラミックス粒子と液体とは互いに濡れ易い、すなわちセラミックスと液体との接触角は８０°未満であることが好ましく、７０°未満であることがより好ましい。
【００２６】
湿潤成形体を所望の液体含有量に調節した後の、難濡れ性透液体を除去する工程では、難濡れ性透液体と液体とは互いに濡れ難いために、液体が付着しているセラミックス粒子は難濡れ性透液体に付着し難い。すなわち、湿潤成形体の難濡れ性透液体に接触していた面において、セラミックス粒子の脱落による凹部分は形成され難いのである。また、難濡れ性透液体を除去する他の方法としては、後述の焼結工程において、難濡れ性透液体を燃焼させて消失させる方法を用いてもよい。
【００２７】
そして、湿潤成形体をハンドリング可能な強度まで硬化させた後で抜型し、焼結させてプリフォームとする。金型やセラミックス型など耐熱性の成形型を用いる場合には、成形型ごと加熱し、焼結させてプリフォームとした後で、抜型してもよい。
【００２８】
以上の方法で作製したプリフォームを、型を用いない加圧浸透法または非加圧浸透法の公知の浸透法で、液体金属を浸透させて金属−セラミックス複合材を得る。
【００２９】
このようにして得られた金属−セラミックス複合材の表面は、プリフォーム成形面にセラミックス粒子の脱離や乱れがない。図３は本発明により製造したプリフォームを適用して作製した金属−セラミックス複合材の表面状態を模式的に説明する断面図である。図３に示すように金属と形成するメニスカスによる窪みが小さくなって、図１に示す従来技術による表面に比べて平滑となる。
【００３０】
以下、セラミックス粒子の粒径を種々変えた形態ごとに、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、これらにより本発明が限定されるものではない。
【００３１】
［実施の形態１］
（実施例１）
セラミックス粒子は、目開き相当径が４５０μｍである不定形の炭化ケイ素（グリーンカーボランダム、以下、他の実施の形態も同じ。）とし、液体は、バインダーとしての水ガラス（富士化学製、２号、以下、他の実施の形態も同じ。）を体積比で１：５の割合で水に希釈して混合した水ガラス水溶液とした。次いで、炭化ケイ素粒子１００ｇに対して水ガラス水溶液を１０ｃｍ３の割合で混合し、攪拌して湿潤混合物とした。
【００３２】
湿潤混合物を充填する成形型は金型とし、キャビティ形状は縦５０ｍｍ、横８０ｍｍ、深さ７ｍｍとした。またキャビティ面には疎液剤であるテトラフロロエチレンを塗布した。
【００３３】
先ず、成形型のキャビティの体積をやや超える体積に相当する重量の湿潤混合物を、成形型のキャビティの開口面より投入し、成形型を機械的に振動させながら平面に広げつつ樹脂製の丸棒で均して充填した。このとき、キャビティ内に収まり切らなかった余剰の湿潤混合物は適宜除去した。
【００３４】
次に難濡れ性透液体として、縦６０ｍｍ、横９０ｍｍのポリプロピレン製の不織布（以下、ポリプロピレン不織布ともいう。）を、前記の均した面上の全面に載せて覆い、更にこの不織布上から樹脂製の丸棒をキャビティ面に当てて転がして不織布とその直下の湿潤混合物面を密接させ、十分に湿潤混合物を均して湿潤成形体とした。このとき、前記不織布より余剰の水ガラス水溶液が滲み出たため、これをスポイトで吸引し、スポンジに吸収させつつ除去した。
【００３５】
次に、不織布を湿潤成形体より剥がした。湿潤成形体の炭化ケイ素粒子表面に付着している水ガラス水溶液は、不織布に濡れ難いため、剥がした不織布には炭化ケイ素粒子が付着することなく、きれいに剥がすことができた。
【００３６】
そして、湿潤成形体に炭酸ガスを吹き付けて、抜型できる程度に湿潤成形体を硬化させてから抜型し、耐熱トレーに移し替え、次いで、加熱炉にて８５０℃で２時間焼成後、常温まで冷却してプリフォームとした。
【００３７】
前記プリフォームを７３０℃に予熱し、一方で、電気溶解炉でアルミニウム合金（質量比でＡｌ−１２％Ｓｉ−３％Ｍｇ）を溶解し、重量２０ｋｇ、温度７５０℃の溶融金属を作製した。予熱したプリフォームを大気雰囲気、大気圧下で、電気溶解炉中の溶融アルミニウム合金に浸漬し、１．５時間保持してアルミニウム合金を浸透させた後、電気溶解炉から取り出し、凝固、冷却させた。このようにしてアルミニウム合金の基材が炭化ケイ素で強化された、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材を得た。
【００３８】
次に、このアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材の、プリフォーム作製時にポリプロピレン不織布で覆っていた面の面粗さを測定した結果を、実施例１として表１に示す。面粗さは触針式の面粗さ計を用いて測定した。以下、本実施の形態における他の実施例と比較例、および他の実施の形態における実施例と比較例についての面粗さの値も、各々のプリフォーム作製時に、難濡れ性透液体または易濡れ性透液体で覆っていた面について、同じ方法で測定したもの示す。
【００３９】
一方、表１の比較例１は、プリフォーム成形時に覆う透液体を、実施例１で使用したポリプロピレン不織布に替えて、易濡れ性透液体である、縦６０ｍｍ、横８０ｍｍの和紙を使用してプリフォームを作製し、製造したアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材の面粗さである。なお、上記以外に用いたその他の材料、製造条件は実施例１に同じである。
【００４０】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は実施例１が５８μｍであるのに対して比較例１は８２μｍと、実施例１は比較例１に比べて２４μｍ小さい値であった。比較例１では、和紙を剥がす過程で、一部の炭化ケイ素粒子が和紙に付着して脱離した。そのために、プリフォームの均し面の凹凸が実施例１よりも大きくなって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材とした状態でも、面粗さが実施例１よりも大きくなったものである。
【００４１】
以上のように、実施例１では難濡れ性透液体であるポリプロピレン不織布を使用したことによって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材としたときの面粗さが比較例１に比べて小さくなる効果が得られた。
【００４２】
（実施例２）
実施例１と同じ粒子径の炭化ケイ素粒子と、実施例１と同じ配合比の水ガラス水溶液を準備し、実施例１と同じ割合で両者を混合、攪拌して湿潤混合物とした。また炭化ケイ素粒子を充填する成形型とキャビティ形状、およびキャビティ面に塗布する疎液剤も実施例１に同じものとし、成形型のキャビティへの湿潤混合物の投入方法、湿潤混合物を均す方法、余剰の湿潤混合物の除去方法も実施例１と同じ操作にて湿潤混合物をキャビティに充填した。
【００４３】
難濡れ性透液体は、直径０．２ｍｍの貫通穴を１０ｍｍピッチに開けた、縦６０ｍｍ、横９０ｍｍ、厚さ５ｍｍのポリプロピレン板（以下、ポリプロピレン板、ともいう。）を用いた。このポリプロピレン板を、成形型に充填して均した湿潤混合物上の全面に覆い載せて密接させた。更に、このポリプロピレン板を摺動させつつ湿潤混合物を均す操作を行って湿潤成形体とした。このとき、ポリプロピレン板より滲み出た水ガラス水溶液は適宜除去した。
【００４４】
次に、このポリプロピレン板を湿潤成形体より剥がした。湿潤成形体の炭化ケイ素粒子表面に付着している水ガラス水溶液はポリプロピレン板とは濡れ難いため、剥がしたポリプロピレン板には炭化ケイ素粒子が付着することなく、きれいに剥がすことができた。
【００４５】
そして、湿潤成形体を実施例１と同じ操作で炭酸ガスにて硬化し抜型して、実施例１と同じ操作でプリフォームを得た後、実施例１と同じ操作でアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材を得た。このアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材の面粗さを、実施例２として表１に示す。
【００４６】
これに対して、表１の比較例２は、プリフォーム成形時に覆う透液体を、実施例２で使用したポリプロピレン板に替えて、易濡れ性透液体である、直径０．２ｍｍの貫通穴を１０ｍｍピッチに開けた、縦６０ｍｍ、横９０ｍｍ、厚さ５ｍｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）板（以下、ＰＥＴ板ともいう。）を使用してプリフォームを作製し、製造したアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材の面粗さである。なお、上記以外に用いたその他の材料と、製造条件は実施例２に同じである。
【００４７】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は実施例２が６２μｍであるのに対して、比較例２は８１μｍと、実施例２は比較例１に比べて１９μｍ小さい値であった。比較例２では、ＰＥＴ板を剥がす過程で、一部の炭化ケイ素粒子がＰＥＴ板に付着して脱離した。そのために、プリフォームの均し面の凹凸が実施例２よりも大きくなって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材とした状態でも、面粗さが実施例２よりも大きくなったものである。
【００４８】
以上のように、実施例２では難濡れ性透液体であるポリプロピレン板を使用したことによって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材としたときの面粗さが比較例２に比べて小さくなる効果が得られた。
【００４９】
（実施例３）
実施例１と同じ粒子径の炭化ケイ素粒子と、実施例１と同じ配合比の水ガラス水溶液を準備し、実施例１と同じ割合で両者を混合、攪拌して湿潤混合物とした。また炭化ケイ素粒子を充填する成形型とキャビティ形状、およびキャビティ面に塗布する疎液剤も実施例１に同じものとし、成形型のキャビティへの湿潤混合物の投入方法、湿潤混合物を均す方法、余剰の湿潤混合物の除去方法も実施例１と同じ操作にて湿潤混合物をキャビティに充填した。
【００５０】
難濡れ性透液体は、直径０．２ｍｍの貫通穴を１０ｍｍピッチに開けた縦６０ｍｍ、横９０ｍｍ、厚さ５ｍｍのＰＥＴ板の片面に疎液剤であるテトラフロロエチレンを塗布したもの（以下、テトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板ともいう。）を用いた。テトラフロロエチレンを塗布した面のＰＥＴ板の接触角を静滴法で測定すると１０５°であった。
【００５１】
このテトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板を、成形型に充填して均した湿潤混合物上の全面に覆い載せて、密接させた。更にこのテトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板を摺動させつつ、湿潤混合物を均す操作を行って湿潤成形体とした。このとき、テトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板から滲み出た水ガラス水溶液は適宜除去した。
【００５２】
次に、テトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板を湿潤成形体より剥がした。湿潤成形体の、炭化ケイ素粒子表面に付着している水ガラス水溶液は、テトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板におけるテトラフロロエチレン塗布面とは濡れ難いため、剥がしたテトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板には、炭化ケイ素粒子が付着することなく、きれいに剥がすことができた。
【００５３】
そして、湿潤成形体を実施例１と同じ操作で炭酸ガスにて硬化し抜型して、実施例１と同じ操作でプリフォームを得た後、実施例１と同じ操作でアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材を得た。このアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材の面粗さを実施例３として表１に示す。
【００５４】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は実施例３が６１μｍであるのに対して、疎液剤のテトラフロロエチレンを塗布しない易濡れ性透液体であるＰＥＴ板を用いた比較例２は８１μｍと、実施例３は比較例２に比べて２０μｍ小さい値であった。
【００５５】
以上のように、実施例３では、易濡れ性透液体であるＰＥＴ板に、疎液剤であるテトラフロロエチレンを塗布して難濡れ性透液体とすることによって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材としたときの面粗さが、比較例２に比べて小さくなる効果が得られた。
【００５６】
【表１】
2014210426.tif 000003
【００５７】
［実施の形態２］
（実施例４）
セラミックス粒子を、目開き相当径が１５０μｍである不定形の炭化ケイ素とし、プリフォーム成形時に覆う透液体を、実施の形態１における実施例１と同じポリプロピレン不織布とし、その他の材料、製造条件は実施例１と同じとしてプリフォームを作製し、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材を得た。このアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材の面粗さを、実施例４として表２に示す。
【００５８】
一方、表２の比較例３は、プリフォーム成形時に覆う透液体を、実施例４で使用したポリプロピレン不織布に替えて、実施の形態１における比較例２と同じ易濡れ性透液体であるＰＥＴ板を使用してプリフォームを作製し、製造したアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材の面粗さである。なお、上記以外に用いたその他の材料、製造条件は実施例４に同じである。
【００５９】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は実施例４が４５μｍであるのに対して、比較例３は６３μｍと、実施例４は比較例３に比べて１８μｍ小さい値であった。比較例３では、易濡れ性透液体を剥がす過程で、一部の炭化ケイ素粒子が易濡れ性透液体に付着して脱離した。そのために、プリフォームの均し面の凹凸が実施例４よりも大きくなって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材とした状態でも、面粗さが実施例４よりも大きくなったものである。
【００６０】
以上のように、実施例４では、難濡れ性透液体であるポリプロピレン不織布を使用したことによって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材としての面粗さが比較例３に比べて小さくなる効果が得られた。
【００６１】
（実施例５）
セラミックス粒子を、目開き相当径が１５０μｍである不定形の炭化ケイ素とし、プリフォーム成形時に覆う透液体を、実施の形態１における実施例３と同じテトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板とし、その他の材料、製造条件は実施例４と同じとしてプリフォームを作製し、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材を得た。このアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材の面粗さを、実施例５として表２に示す。
【００６２】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は実施例５が４２μｍであるのに対して、比較例３は６３μｍと、実施例５は比較例３に比べて２１μｍ小さい値であった。
【００６３】
以上のように、実施例５では、易濡れ性透液体であるＰＥＴ板に、疎液剤であるテトラフロロエチレンを塗布して難濡れ性透液体としたことによって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材としての面粗さが比較例３に比べて小さくなる効果が得られた。
【００６４】
なお、比較例３の面粗さ６３μｍは、実施の形態１で示した実施例２（６２μｍ）、および実施例３（６１μｍ）に近い値であったが、その理由は、炭化ケイ素粒子の粒径が１５０μｍと、実施の形態１における４５０μｍよりも細かいことによるものであって、実施例２および実施例３のような、炭化ケイ素粒子が脱離しなかった本発明の効果によるものではなかった。
【００６５】
【表２】
2014210426.tif 000004
【００６６】
［実施の形態３］
（実施例６）
セラミックス粒子は、目開き相当径が６０μｍである不定形の炭化ケイ素、プリフォーム成形時に覆う透液体は、実施の形態１における実施例１と同じポリプロピレン不織布とし、その他の材料、製造条件は実施例１と同じとしてプリフォームを作製し、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材を得た。このアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材の面粗さを、実施例６として表３に示す。
【００６７】
一方、表３の比較例４は、プリフォーム成形時に覆う透液体を、実施例６で使用したものと同じポリプロピレン不織布に替えて、実施の形態１における比較例２と同じ易濡れ性透液体であるＰＥＴ板を使用してプリフォームを作製し、製造したアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材の面粗さである。なお、上記以外に用いたその他の材料、製造条件は実施例６に同じである。
【００６８】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は実施例６が２９μｍであるのに対して、比較例４は３８μｍと、実施例６は比較例４に比べて９μｍ小さい値であった。比較例４では、ＰＥＴ板を剥がす過程で、一部の炭化ケイ素粒子がＰＥＴ板に付着して脱離した。そのために、プリフォームの均し面の凹凸が実施例６よりも大きくなって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材とした状態でも、面粗さが実施例６よりも大きくなったものである。
【００６９】
以上のように、実施例６は、難濡れ性透液体であるポリプロピレン不織布を使用したことによって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材としての面粗さが比較例４に比べて小さくなる効果が得られた。
【００７０】
（実施例７）
セラミックス粒子を、目開き相当径が６０μｍである不定形の炭化ケイ素とし、プリフォーム成形時に覆う透液体を、実施の形態１における実施例３と同じテトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板とし、その他の材料、製造条件は実施例６と同じとしてプリフォームを作製し、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材を得た。このアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材の面粗さを、実施例７として表３に示す。
【００７１】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は実施例７が２７μｍであるのに対して比較例４は３８μｍと、実施例７は比較例４に比べて１１μｍ小さい値であった。
【００７２】
以上のように、実施例７は、難濡れ性透液体であるテトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板を使用したことによって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材としての面粗さが比較例４に比べて小さくなる効果が得られた。
【００７３】
なお、比較例４の面粗さ３８μｍは、実施の形態１で示した実施例１〜２、および実施の形態２で示した実施例４〜５よりも小さい値であったが、その理由は、炭化ケイ素粒子の粒径が６０μｍと、実施の形態１における４５０μｍ、および実施の形態２における１５０のいずれよりも細かいことによるものであって、実施例１〜実施例５のような、炭化ケイ素粒子が脱離しなかった本発明の効果によるものではなかった。
【００７４】
【表３】
2014210426.tif 000005
【００７５】
［実施の形態４］
（実施例８）
セラミックス粒子は、目開き相当径が１５０μｍと６０μｍの２種類とした不定形の炭化ケイ素を、それぞれ重量比３：１で混合したものとし、プリフォーム成形時に覆う透液体は、実施の形態１における実施例１と同じポリプロピレン不織布とし、その他の材料、製造条件は実施例１と同じとしてプリフォームを作製し、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材を得た。このアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材の面粗さを、実施例８として表４に示す。
【００７６】
一方、表４の比較例５は、プリフォーム成形時に覆う透液体を、実施例８で使用したポリプロピレン不織布に替えて、実施の形態１における比較例２と同じ易濡れ性透液体であるＰＥＴ板を使用してプリフォームを作製し、製造したアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材の面粗さである。なお、上記以外に用いたその他の材料、製造条件は実施例８に同じである。
【００７７】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は、実施例８が４２μｍであるのに対して比較例５は５７μｍと、実施例８は比較例５に比べて１５μｍ小さい値であった。比較例５では、ＰＥＴ板を剥がす過程で、一部の炭化ケイ素粒子がＰＥＴ板に付着して脱離した。そのために、プリフォームの均し面の凹凸が実施例８よりも大きくなって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材とした状態でも、面粗さが実施例８よりも大きくなったものである。
【００７８】
以上のように、２種類の目開き相当径を持つ炭化ケイ素粒子を混合した実施例８において、難濡れ性透液体であるポリプロピレン不織布を使用したことによって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材としての面粗さが比較例５に比べて小さくなる効果が得られた。
【００７９】
（実施例９）
セラミックス粒子は、目開き相当径が１５０μｍと６０μｍの２種類とした不定形の炭化ケイ素を、それぞれ重量比３：１で混合したものとし、プリフォーム成形時に覆う透液体は、実施の形態１における実施例３と同じテトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板とし、その他の材料、製造条件は実施例８と同じとしてプリフォームを作製し、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材を得た。このアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材の面粗さを、実施例９として表４に示す。
【００８０】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は、実施例９が３５μｍであるのに対して比較例５は５７μｍと、実施例９は比較例５に比べて２２μｍ小さい値であった。
【００８１】
以上のように、２種類の目開き相当径を持つ炭化ケイ素粒子を混合した実施例９においても、難濡れ性透液体であるテトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板を使用したことによって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材としての面粗さが比較例５に比べて小さくなる効果が得られた。
【００８２】
なお、比較例５の面粗さ（５７μｍ）は、実施の形態１で示した実施例１〜３よりも小さい値であったが、その理由は、炭化ケイ素粒子の粒径が１５０μｍと６０μｍの２種類の混合であって、実施の形態１における４５０μｍよりも細かいことによるものであり、実施例１〜３のように、炭化ケイ素粒子が脱離しなかった本発明の効果によるものではなかった。
【００８３】
【表４】
2014210426.tif 000006
【００８４】
［実施の形態５］
（実施例１０）
セラミックス粒子は、目開き相当径が１５０μｍと１０μｍの２種類とした不定形の炭化ケイ素を、それぞれ重量比３：１で混合したものとし、プリフォーム成形時に覆う透液体は、実施の形態１における実施例１と同じポリプロピレン不織布とし、その他の材料、製造条件は実施例１と同じとしてプリフォームを作製し、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材を得た。
【００８５】
一方、表５の比較例６は、プリフォーム成形時に覆う透液体を、実施例１０で使用したポリプロピレン不織布に替えて、実施の形態１における比較例２と同じ易濡れ性透液体であるＰＥＴ板を使用してプリフォームを作製し、製造したアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材の面粗さである。なお、上記以外に用いたその他の材料、製造条件は実施例１０に同じである。
【００８６】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は、実施例１０が４９μｍであるのに対して比較例６は６５μｍと、実施例１０は比較例６に比べて１６μｍ小さい値であった。比較例６では、ＰＥＴ板を剥がす過程で、一部の炭化ケイ素粒子がＰＥＴ板に付着した。そのために、プリフォームの均し面の凹凸が実施例１０よりも大きくなって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材とした状態でも、面粗さが実施例１０よりも大きくなったものである。
【００８７】
以上のように、２種類の目開き相当径を持つ炭化ケイ素粒子を混合した実施例１０において、難濡れ性透液体であるポリプロピレン不織布を使用したことによって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材としての面粗さが比較例６に比べて小さくなる効果が得られた。
【００８８】
（実施例１１）
セラミックス粒子は、目開き相当径が１５０μｍと１０μｍの２種類とした不定形の炭化ケイ素を、それぞれ重量比３：１で混合したものとし、プリフォーム成形時に覆う透液体は、実施の形態１における実施例３と同じテトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板とし、その他の材料、製造条件は実施例１０と同じとして、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材を得た。このアルミニウム合金−炭化ケイ素複合材の面粗さを、実施例１１として表５に示す。
【００８９】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は、実施例１１が４６μｍであるのに対して比較例６は６５μｍと、実施例１１は比較例６に比べて１９μｍ小さい値であった。
【００９０】
以上のように、２種類の目開き相当径を持つ炭化ケイ素粒子を混合した実施例１１においても、難濡れ性透液体であるテトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板を使用したことによって、アルミニウム合金−炭化ケイ素複合材としての面粗さが比較例６に比べて小さくなる効果が得られた。
【００９１】
なお、比較例６の面粗さ（６５μｍ）は、実施の形態１で示した実施例２（６２μｍ）、および実施例３（６１μｍ）に近い値であったが、その理由は、本実施の形態では炭化ケイ素粒子の粒径が１５０μｍと１０μｍの２種類の混合であって、実施の形態１における４５０μｍに対して、いずれも粒子が細かいことによるものであって、実施例２および実施例３のように、炭化ケイ素粒子が脱離しなかった本発明の効果によるものではなかった。
【００９２】
【表５】
2014210426.tif 000007
【符号の説明】
【００９３】
１：セラミックス粒子
２：金属
３：成形型の一部分
【図１】
2014210426.tif 000008
【図２】
2014210426.tif 000009
【図３】
2014210426.tif 000010