(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製造するのに用いられるプリフォームの製造方法において、セラミックス粒子を、液体と濡れ難い材料で形成された透液体にて前記セラミックス粒子の少なくとも一部が覆われた状態に成形型に充填し、前記透液体を介して液体を前記セラミックス粒子に浸透させ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製造するのに用いられるプリフォームの製造方法において、セラミックス粒子を、液体と濡れ難い材料で形成された透液体にて前記セラミックス粒子の少なくとも一部が覆われた状態に成形型に充填し、前記透液体を介して液体を前記セラミックス粒子に浸透させ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粒子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、強化材である炭化ケイ素、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】特開平１１−５８４２２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。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流動性が悪く、セラミックス粒子の形状が不定形である場合にその傾向が顕著である。このため、プリフォーム成形において成形型のキャビティへ湿潤混合物を十分に充填するためには、突き固めなどの物理的に押し込む操作が同時に必要となる。そこで、セラミックス粒子を流動性が良い乾燥状態で成形型のキャビティに充填し、その後バインダー溶液を浸透させて湿潤成形体を得る方法が考えられるが、キャビティ開口面であるバインダー溶液の滴下面は液滴の勢いによって凹凸が形成されやすく、その後に均し具を用いて均しても、均し具にセラミックス粒子が付着し、均し面の平滑を得難い課題もあった。
【０００９】
なお、乾燥した粉末粒子を型のキャビティに充填した後に液体を含浸する物体の成形法の先行技術として、例えば特許文献１に、型のキャビティ内に粉末を充填する工程と、粉末の充填されたキャビティ内を減圧する工程と、減圧された粉末間空間に液体バインダーを含浸する工程と、含浸した液体バインダーを硬化する工程と、硬化したバインダーで保形された粉末成形体を離型する工程とを有する成形方法が開示されている。しかし、液体バインダーを粉末間空間に含浸させる過程が粉末成形体の面の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製造するのに用いられるプリフォームの製造方法において、セラミックス粒子を、液体と濡れ難い材料で形成された透液体にて前記セラミックス粒子の少なくとも一部が覆われた状態に成形型に充填し、前記透液体を介して液体を前記セラミックス粒子に浸透させ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】本発明により製造したプリフォームを適用して製造した金属−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、セラミックス粒子が成形型へ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、キャビティに充填したセラミックス粒子に液体を滴下し浸透させた後、この透液体を取り去ることで、液滴による凹凸形成を防止することが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】
セラミックス粒子間に浸透させる液体は、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。
【００１８】
セラミックス粒子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、成形型の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セラミックス粒子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】
先ず、成形型の開口部より、前記セラミックス粒子を前記液体とは予め混合せずに乾燥した状態で装入し充填する。充填を促進するため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セラミックス粒子を充填後、更に充填を確実にするために、成形型の開口部よりセラミックス粒子を突き固める操作を行ってもよい。
【００２１】
次に、成形型の開口部のセラミックス粒子を平滑に均す。均す方法としては、ヘラ、プレス、ローラーなどで機械的に行う。均す過程でキャビティに収まり切らない余剰のセラミックス粒子は適宜除去して、キャビティ内に充填するセラミックス粒子の量が更に適切になるように調整する。可能であるならば、セラミックス粒子を平滑に均す工程は、次に説明するように、開口部を、液体と濡れ難い材料で形成された透液体で覆う工程の後に行ってもよい。
【００２２】
次に、成形型の開口部に露出するセラミックス粒子の上を、液体と濡れ難い材料で形成された透液体（以下、難濡れ性透液体ともいう。）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。液体に濡れ難い材料に、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形成された不織布、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、セラミックス粒子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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
次に、成形型の開口部を覆った難濡れ性透液体を介して、キャビティに充填されたセラミックス粒子に液体を浸透させて湿潤成形体とする方法を説明する。
【００２６】
液体を難濡れ性透液体に接触させる方法としては、難濡れ性透液体の上方から液体を滴下する方法があるが、難濡れ性透液体上に液体を一時的に貯めるプールを設けて接触させる方法、または、難濡れ性透液体が成形型から外れないような構造として、成形型ごと液体中に浸漬する方法を採ってもよい。難濡れ性透液体に接触した液体は、難濡れ性透液体の貫通穴から、キャビティに充填されたセラミックス粒子に向かって浸透して、次第にセラミック粒子間の空隙に侵入していく。このとき毛細管現象を利用すると浸透が促進されて浸透時間を短縮できるので、セラミックス粒子と液体とは互いに濡れ易いことが好ましい。すなわちセラミックス粒子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。また、浸透を促進させる他の方法として、キャビティ内部を減圧する方法、または難濡れ性透液体上に液体を貯留するプール等を設けて大気圧または大気圧よりも大きい圧力で圧入する方法、またはこれらを併用する方法を採ってもよい。
【００２７】
所定量の液体をセラミックス粒子間に浸透完了後の、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、セラミックス粒子が難濡れ性透液体に付着し難い。このため、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は、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
［実施の形態１］
（実施例１）
セラミックス粒子を、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、他の実施の形態においても同じ。）、液体を、バインダーとしての水ガラス（富士化学製、２号、以下、他の実施の形態においても同じ。）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。
【００３３】
炭化ケイ素粒子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。
【００３４】
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炭化ケイ素粒子を、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ながら充填した。このとき、キャビティ内に収まり切らなかった余剰の炭化ケイ素粒子は適宜除去した。
【００３５】
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、再度前記丸棒をキャビティ面に当てて転がしつつ、不織布とその直下の炭化ケイ素粒子面を密接させ、十分に炭化ケイ素粒子面を均した。
【００３６】
次いで、水ガラス水溶液をスポイトで不織布上から滴下した。不織布を構成するポリプロピレン繊維は水ガラス水溶液との接触角が９０°よりも大きく濡れ難いため、滴下した液滴は直ちには不織布を透過せず、一旦不織布上で滴玉状に滞留し、その後不織布の繊維間の貫通孔より炭化ケイ素粒子側に透過した。また、炭化ケイ素と水ガラス水溶液とは互いに濡れ易い、すなわち接触角が９０°以下であるため、毛細管現象により炭化ケイ素粒子間への浸透が速やかに進んだ。以上の滴下操作を不織布面の全面に万遍なく行うことにより、キャビティ内の炭化ケイ素粒子間に水ガラス水溶液が一様に浸透された湿潤成形体を形成させた。
【００３７】
次に、湿潤成形体から不織布を剥がした。浸透して炭化ケイ素粒子表面に付着している水ガラス水溶液は、不織布とは濡れ難いため、剥がした不織布に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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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前記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。
【００４１】
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。
【００４２】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は実施例１が６０μｍであるのに対して比較例１は８０μｍと、実施例１は比較例１に比べて２０μｍ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。
【００４３】
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。
【００４４】
（実施例２）
炭化ケイ素粒子と粒子径、および水ガラス水溶液を実施例１に同じものとし、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炭化ケイ素粒子の投入方法、炭化ケイ素粒子を均す方法、余剰の炭化ケイ素粒子の除去方法も実施例１と同じ操作にて炭化ケイ素粒子をキャビティに充填した。
【００４５】
次に、底部を、難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。）とし、側壁はアクリル板で構成され、凹部の内のりが縦５５ｍｍ、横８５ｍｍ、深さ５ｍｍである液体貯留用プールを、成形型に充填して均した炭化ケイ素粒子面の全面の上に載せて覆い、ポリプロピレン板とその直下の炭化ケイ素粒子面を密接させた。
【００４６】
次いで、水ガラス水溶液を液体貯留用プールに流し込んだ。底部のポリプロピレン板の構成材料であるポリプロピレンは、水ガラス水溶液との接触角が９０°よりも大きいため、流し込んだ水ガラス水溶液は直ちには透過せずに、一旦貯留されるが、その後、貫通穴より炭化ケイ素粒子側に透過した。このとき、炭化ケイ素と水ガラス水溶液とは互いに濡れ易いため、毛細管現象により速やかに炭化ケイ素粒子側に透過した。以上の操作により、キャビティ内の炭化ケイ素粒子間に水ガラス水溶液が一様に浸透された湿潤成形体を形成させた。
【００４７】
次に液体貯留用プールを除去した。浸透して炭化ケイ素粒子表面に付着している水ガラス水溶液は、液体貯留用プールの底部のポリプロピレン板とは濡れ難いため、除去した液体貯留用プールの底部には、炭化ケイ素粒子が付着しておらず、きれいに除去することができた。
【００４８】
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、加熱炉を用いて８５０℃で２時間焼成後、常温まで冷却して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。
【００４９】
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。）を底部に使用した液体貯留用プールを使用したものである。なお、上記以外のその他の材料、製造条件は実施例２に同じである。
【００５０】
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８７μｍと、実施例２は比較例２に比べて２５μｍ小さい値であった。比較例２では、底部がＰＥＴ板である液体貯留用プールを除去する過程で、一部の炭化ケイ素粒子が底部のＰＥＴ板に付着して脱離したため、プリフォームの均し面の凹凸が実施例２よりも大きくなった。そのために、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。
【００５１】
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。
【００５２】
（実施例３）
炭化ケイ素粒子と粒子径、および水ガラス水溶液を実施例１に同じものとし、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炭化ケイ素粒子の投入方法、炭化ケイ素粒子を均す方法、余剰の炭化ケイ素粒子の除去方法も実施例１と同じ操作にて炭化ケイ素粒子をキャビティに充填した。
【００５３】
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。このＰＥＴ板におけるテトラフロロエチレンを塗布した面の接触角を静滴法で測定すると１０５°であった。
【００５４】
この難濡れ性透液体におけるテトラフロロエチレンの塗布面を、炭化ケイ素を均した面の全面の上に載せて覆い、その直下の炭化ケイ素粒子面に密接させた。
【００５５】
次いで、実施例１と同じ水ガラス水溶液を難濡れ性透液体の上からシャワー状に滴下し、難濡れ性透液体の貫通穴より炭化ケイ素粒子側に透過させて、炭化ケイ素粒子間に水ガラス水溶液が一様に浸透された湿潤成形体を形成させた。
【００５６】
次に、テトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板を剥がした。浸透して炭化ケイ素粒子表面に付着している水ガラス水溶液と、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の塗布面とは互いに濡れ難いため、剥がしたテトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板に炭化ケイ素粒子は付着しておらず、きれいに剥がすことができた。
【００５７】
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してから抜型し、耐熱トレーに移し替えて加熱炉を用いて８５０℃で２時間焼成し、常温まで冷却してプリフォームを得た。次いで、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。
【００５８】
これに対して、表１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３で使用したテトラフロロエチレン塗布ＰＥＴ板に替えて、易濡れ性透液体の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３に同じである。
【００５９】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は実施例３が６３μｍであるのに対して、比較例３は７８μｍと、実施例３は比較例３に比べて１５μｍ小さい値であった。比較例３では、テトラフロロエチレンを塗布しなかった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ため、プリフォームの均し面の凹凸が実施例３よりも大きくなった。そのために、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３よりも大きくなったものである。
【００６０】
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３に比べて小さくなる効果が得られた。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
［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、液体を、バインダーとしての水ガラスを体積比で１：５の割合で水に希釈、混合した水ガラス水溶液とし、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に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。
【００６３】
一方、表２の比較例４は、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３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。
【００６４】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は、実施例４が４２μｍであるのに対して、比較例４は６１μｍと、実施例４は比較例４に比べて１９μｍ小さい値であった。テトラフロロエチレンを塗布しなかった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。
【００６５】
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たときの面粗さが比較例４に比べて小さくなる効果が得られた。
【００６６】
（実施例５）
炭化ケイ素粒子と粒子径、および水ガラス水溶液を実施例４に同じものとし、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に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。
【００６７】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は、実施例５が４６μｍであるのに対して、比較例４は６１μｍと、実施例５は比較例４に比べて１５μｍ小さい値であった。
【００６８】
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４に比べて小さくなる効果が得られた。
【００６９】
なお、比較例４の面粗さ（６１μｍ）は、実施の形態１で示した実施例２（６２μｍ）、および実施例３（６３μｍ）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、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。
【００７０】
【表２】
2014210700.tif 000004
【００７１】
［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、液体は、バインダーとしての水ガラスを体積比で１：５の割合で水に希釈、混合した水ガラス水溶液とし、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、その他の材料および製造条件は実施例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。
【００７２】
一方、表３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６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３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。
【００７３】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は、実施例６が２６μｍであるのに対して比較例５は４１μｍと、実施例６は比較例５に比べて１５μｍ小さい値であった。比較例５では、テトラフロロエチレンを塗布しなかった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。
【００７４】
以上のように、実施例６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５に比べて小さくなる効果が得られた。
【００７５】
（実施例７）
炭化ケイ素粒子と粒子径、および水ガラス水溶液を、実施例６に同じものとし、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、その他の材料、製造条件は実施例６に同じとして、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、プリフォーム作製時に透液体で覆っていた面の面粗さを測定した結果を、実施例７として表３に示す。
【００７６】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は、実施例７が２８μｍであるのに対して、比較例５は４１μｍと、実施例７は比較例５に比べて１３μｍ小さい値であった。
【００７７】
以上のように、実施例７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たときの面粗さが比較例５に比べて小さくなる効果が得られた。
【００７８】
なお、比較例５の面粗さ（４１μｍ）は、実施の形態１で示した実施例１〜３、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１５０μｍのいずれよりも細かいことによるものであって、実施例１〜５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。
【００７９】
【表３】
2014210700.tif 000005
【００８０】
［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、液体は、バインダーとしての水ガラスを体積比で１：５の割合で水に希釈、混合した水ガラス水溶液とし、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。
【００８１】
一方、比較例６は、実施例８で使用したものと同じ難濡れ性透液体である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３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。
【００８２】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は実施例８が４１μｍであるのに対して、比較例６は５５μｍと、実施例８は比較例６に比べて１４μｍ小さい値であった。テトラフロロエチレンを塗布しなかった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。
【００８３】
以上のように、実施例８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６に比べて小さくなる効果が得られた。
【００８４】
（実施例９）
炭化ケイ素粒子と粒子径、および水ガラス水溶液を実施例８に同じものとし、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８に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。
【００８５】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は、実施例９が３７μｍであるのに対して、比較例６は５５μｍと、実施例９は比較例６に比べて１８μｍ小さい値であった。
【００８６】
以上のように、実施例９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たときの面粗さが比較例６に比べて小さくなる効果が得られた。
【００８７】
なお、比較例６の面粗さ（５５μｍ）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、比較例６で使用した炭化ケイ素粒子は、粒径が１５０μｍと６０μｍの２種類の混合であり、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１〜３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。
【００８８】
【表４】
2014210700.tif 000006
【００８９】
（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、それぞれ重量比率３：１で混合したものとし、液体は、バインダーとしての水ガラスを体積比で１：５の割合で水に希釈、混合した水ガラス水溶液とし、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て、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１０として表４に示す。
【００９０】
一方、比較例７は、実施例１０で使用したものと同じ難濡れ性透液体である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３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。
【００９１】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は、実施例１０が４６μｍであるのに対して、比較例７は６３μｍと、実施例１０は比較例７に比べて１７μｍ小さい値であった。比較例７では、テトラフロロエチレンを塗布しなかった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。
【００９２】
以上のように、実施例１０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７に比べて小さくなる効果が得られた。
【００９３】
（実施例１１）
炭化ケイ素粒子と粒子径、および水ガラス水溶液を実施例１０に同じものとし、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１０に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１１として表５に示す。
【００９４】
Ｒｚ（最大高さ粗さ）は、実施例１１が４９μｍであるのに対して比較例７は６３μｍと、実施例１１は比較例７に比べて１４μｍ小さい値であった。
【００９５】
以上のように、実施例１１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たときの面粗さが比較例７に比べて小さくなる効果が得られた。
【００９６】
なお、比較例７の面粗さ（６３μｍ）は、実施の形態１で示した実施例３と同じ値であったが、その理由は、比較亭７の炭化ケイ素粒子は、粒径が１５０μｍと１０μｍの２種類の混合であり、いずれも実施の形態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。
【００９７】
【表５】
2014210700.tif 000007
【符号の説明】
【００９８】
１：セラミックス粒子
２：金属
３：成形型の一部分
【図１】
2014210700.tif 000008
【図２】
2014210700.tif 000009
【図３】
2014210700.tif 000010