(57)【要約】      （修正有）【課題】アルミニウム−セラミックス複合体の製造方法を提供する。【解決手段】（１）セラミックス多孔体を製品形状より大きな形状に成形又は加工し、且つ、穴部及び溝部を最終形状より大きな形状に成形又は加工する工程、（２）穴部及び溝部にセラミックス繊維を配し、更に、最終形状に加工する際に除去される部分より小さい形状のカーボン又は窒化硼素成形体を挿入する工程、（３）アルミニウムを主成分とする金属を含浸する工程、（４）アルミニウム−セラミックス複合体４外周部のアルミニウムを主成分とする層を除去し、穴部６及び溝部分７を最終形状に加工する工程、を経るアルミニウム−セラミックス複合体の製造方法。【効果】該放熱部品は、低熱膨張、並びに高熱伝導という特性を有しており、半導体製造治具等の大型の装置部品として用いる放熱部品として好適である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム−セラミックス複合体の製造において、
（１）セラミックス多孔体を製品形状より大きな形状に成形又は加工し、且つ、穴部及び溝部を最終形状より大きな形状に成形又は加工する工程、
（２）穴部及び溝部にセラミックス繊維を配し、更に、最終形状に加工する際に除去される部分より小さい形状のカーボン又は窒化硼素成形体を挿入する工程、
（３）アルミニウムを主成分とする金属を含浸する工程、
（４）アルミニウム−セラミックス複合体外周部のアルミニウムを主成分とする層を除去し、穴部及び溝部分を最終形状に加工する工程、
を経ることを特徴とするアルミニウム−セラミックス複合体の製造方法。
【請求項２】
セラミックス繊維が、アルミナ、シリカ又はカーボンを含有することを特徴とする請求項１記載のアルミニウム−セラミックス複合体の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の製造方法により得られたアルミニウム−セラミックス複合体であって、平板状で、両主面においてアルミニウム−セラミックス複合体が露出してなることを特徴とする構造部品。
【請求項４】
セラミックス多孔体が、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナの少なくとも１種以上からなることを特徴とする請求項３記載の構造部品。
【請求項５】
温度２５℃の熱伝導率が１２０Ｗ／ｍＫ以上、並びに、温度１５０℃の熱膨張係数が１０×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とする請求項３又は４記載の構造部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム−セラミックス複合体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックスを分散粒子として添加し、マトリックスを金属とする金属−セラミックス複合体は、金属とセラミックスの両方の特性を兼ね備えており、セラミックスの持つ低熱膨張特性、高剛性等の特徴を活かしながら、金属の持つ高靱性、加工性を付加した材料であり、いろいろな分野での利用が期待されている。従来、この様な材料としては、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏ等の材料が検討されていたが、比重が大きく、大型の装置部品として用いる場合に問題があり、機械装置メーカー等の業界より、次世代材料として金属−セラミックス複合体が注目されている。
【０００３】
金属−セラミックス複合体としては、金属としてアルミニウムをマトリックスとする材料が、近年、活発に研究されている（特許文献１）。アルミニウムは、軽量で熱伝導特性に優れ且つ融点が低い為、比較的容易に複合化できる特徴がある。この様な、アルミニウム−セラミックス複合体の製造方法としては、従来、高圧鍛造法にてアルミニウム又はアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金を含浸するものが知られており、セラミックス粒子又は繊維による多孔体（以下プリフォームと云う）を作製し、高温、高圧下でアルミニウム合金を複合化させる方法である。
アルミニウム−セラミックス複合体の製法については、高圧鍛造法以外にも加圧を行わずに含浸を行う非加圧含浸法（特許文献２）、セラミックス粉末とアルミニウム粉末を混合して温度と圧力を加えて製造を行う粉末冶金法（特許文献３）等の製法がある。
【特許文献１】特開平３−５０９８６０号公報。
【特許文献２】特開平１１−１１６３６２号公報。
【特許文献３】特開平１０−８１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
粉末冶金法や非加圧含浸法では、溶解している金属がセラミックス粒子に濡れ難い為、強化材を多くすると強化材の均一な混合が難しくなり、強化材を高充填した複合体の製造が難しいという課題があった。従来の複合体の製造方法においては、強化材の充填量が少なく、高剛性や低熱膨張が要求される用途には用いることができなかった。無理に強化材の含有率を上げると、強化材の界面と金属の濡れ性が確保できず、熱伝導率、強度の低下等の課題が発生する。
【０００５】
半導体製造治具等として、熱膨張率の小さいチタンやアルミニウム−セラミックス複合体を用いることが検討されているが、チタンやアルミニウム−セラミックス複合体は、非常に硬く加工が難しいため、穴加工や溝加工を必要とする部材では、加工費用が高価となるといった課題があった。
【０００６】
アルミニウム−セラミックス複合体の加工コストを低減する方法として、穴や溝加工する部分を加工性に優れるアルミニウム合金層とする方法が検討されているが、大型部品を作製する場合、加工を施すアルミニウム合金層とアルミニウム−セラミックス複合体の熱膨張差に起因する残留応力により、両者の界面で剥離や、クラックが発生すると云った課題があった。
【０００７】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工部分の加工性を確保しつつ熱膨張率を調整することで、低熱膨張であり、且つ熱伝導率等の特性が損なわれることのない大型部品にも適用可能なアルミニウム−セラミックス複合体を安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目標を達成するため鋭意検討した結果、被加工部分に最終形状に加工する際に除去される形状より小さい形状のカーボン又は窒化硼素成形体を挿入して、これらとアルミニウム合金を複合化させることで、得られる複合体をアルミニウム−セラミックス複合体と熱膨張差の小さいものとし、両者の界面部分に発生する残留応力を低減させ、加工時に発生するクラック等を低減すると共に、加工性を改善した。更に、強化材であるセラミックスとその含有率を調整し、得られる複合体の特性を調整することができるという知見を得て本発明を完成した。以下本発明について詳細に説明する。
【０００９】
即ち、本発明は、アルミニウム−セラミックス複合体の製造において、
（１）セラミックス多孔体を製品形状より大きな形状に成形又は加工し、且つ、穴部及び溝部を最終形状より大きな形状に成形又は加工する工程、
（２）穴部及び溝部にセラミックス繊維を配し、更に、最終形状に加工する際に除去される部分より小さい形状のカーボン又は窒化硼素成形体を挿入する工程、
（３）アルミニウムを主成分とする金属を含浸する工程、
（４）アルミニウム−セラミックス複合体外周部のアルミニウムを主成分とする層を除去し、穴部及び溝部分を最終形状に加工する工程、
を経ることを特徴とするアルミニウム−セラミックス複合体の製造方法である。
【００１０】
また、本発明は、セラミックス繊維が、アルミナ、シリカ又はカーボンを含有することを特徴とするアルミニウム−セラミックス複合体の製造方法である。
【００１１】
更に、本発明は、上記製造方法により得られたアルミニウム−セラミックス複合体であって、平板状で、両主面においてアルミニウム−セラミックス複合体が露出してなることを特徴とする構造部品である。
【００１２】
加えて、本発明は、セラミックス多孔体が、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナの少なくとも１種以上からなることを特徴とする構造部品であり、温度２５℃の熱伝導率が１２０Ｗ／ｍＫ以上、並びに、温度１５０℃の熱膨張係数が１０×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とする構造部品である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の放熱部品は、低熱膨張、並びに高熱伝導という特性を有しており、半導体製造治具等の大型の装置部品として用いる放熱部品として好適である。加えて、穴部及び溝部分を加工性に優れるアルミニウム−セラミックス繊維複合体とすることで加工費用が抑えられ、特性の優れた放熱部品を安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
アルミニウム−セラミックス複合体の製法は、大別すると含浸法と粉末冶金法の２種がある。このうち大型部品としては、熱伝導率等の特性面から、実際に商品化されているのは、含浸法によるものである。含浸法にも種々の製法が有り、常圧で行う方法と、高圧下で行う方法（高圧鍛造法）がある。高圧鍛造法には、溶湯鍛造法とダイキャスト法がある。
【００１５】
本発明に好適な方法は、高圧下で含浸を行う高圧鍛造法であり、大型で緻密な複合体を得るには溶湯鍛造法が好ましい。高圧鍛造法は、高圧容器内に、セラミックスのプリフォームを装填し、これにアルミニウム合金の溶湯を高温、高圧下で含浸させて複合体を得る方法である。
【００１６】
以下、本発明について、溶湯鍛造法による製法例を説明する。原料であるセラミックス粉末（必要に応じて例えばシリカ等の結合材を添加する）を、成形、焼成してプリフォームを作製する。得られたプリフォームは、所定の平面度を確保する為に、必要に応じて面加工を行う場合もある。また、最終製品で穴加工や溝加工を施す部分については、最終製品での穴寸法や溝寸法より大きな寸法の穴や溝を、プリフォームに加工する。一方、厚み及び外周形状は、最終製品にてアルミニウム−セラミックス複合体を露出させるために、最終製品の厚み寸法や外形寸法より大きな寸法とする。
【００１７】
次に、図１に示す様に、プリフォームに穴加工、溝加工を施した部分にセラミックス繊維を配した後、更に、最終形状に加工する際に除去される部分より小さい形状のカーボン又は窒化硼素成形体を挿入する。これらの部分は、後述する含浸工程を経て、アルミニウム−セラミックス繊維複合体及びアルミニウム−カーボン複合体又はアルミニウム−窒化硼素複合体となる（図２）。アルミニウム−セラミックス繊維複合体、アルミニウム−カーボン複合体及びアルミニウム−窒化硼素複合体は、加工性に優れ、穴加工、溝加工等を行う場合に、通常の機械加工で容易に加工することができる。
【００１８】
アルミニウム−カーボン複合体及びアルミニウム−窒化硼素複合体は、加工性に優れる反面、製品表面に露出した場合、ダスト発生や、欠け等の機械的特性の問題があり、半導体製造装置等の部材として用いるには好ましくない。このため、本発明では、最終製品形状に加工した際に、除去される部分より小さい形状のカーボン又は窒化硼素成形体を挿入することで、アルミニウム−カーボン複合体又はアルミニウム−窒化硼素複合体を加工時に除去することができる。用いるカーボン又は窒化硼素成形体の気孔率は、複合体とした際の熱膨張率をアルミニウム−セラミックス複合体に近づける必要性から４０体積％以下であり、好ましくは、２０体積％以下である。
【００１９】
本発明で用いるセラミックス繊維は、アルミナ、シリカ又はカーボンを含有するセラミックス繊維が好ましい。当該セラミックス繊維は、上述したカーボン又は窒化硼素成形体とプリフォームの位置関係を保つスペーサーとしての機能があると同時に、セラミックス繊維等を充填して複合化すると、アルミニウム合金部分の強度向上に効果がある。更に、アルミニウム合金部を取り囲む複合体部との熱膨張差を小さくすることにより、アルミニウム合金と複合体の境界部に発生する応力を低減する効果もある。このため、セラミックス繊維としては、アルミニウム合金との濡れ性、複合化時の高温での安定性、更には、熱膨張率の制御の面から、アルミナ、シリカ又はカーボンを含有するセラミックス繊維が好ましい。
【００２０】
本発明のアルミニウム−セラミックス複合体に用いられるセラミックスは、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナの群から選ばれる少なくとも１種以上からなることが好ましい。本発明のアルミニウム−セラミックス複合体は、その用途から高熱伝導性が要求される。アルミニウム−セラミックス複合体の熱伝導率は、セラミックス材料自体の熱伝導率と、アルミニウム合金との界面状態により決まる。この為、セラミックス材料は、熱伝導率、アルミニウム合金との濡れ性、並びに密着性の点から、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナの群から選ばれることが好ましい。更に、本発明に係る多孔体には、本発明の前記効果を阻害しない限りに於いて、少量のシリカ、アルミナ、マグネシア等の酸化物又は複合酸化物を含有することもできる。
【００２１】
本発明に係るプリフォームの製造方法に関して特に制限はなく、公知の方法で製造することが可能である。例えば、セラミックスが炭化珪素の場合、炭化珪素粉末にコロイダルシリカ或いはアルミナ等を結合材として添加して混合、成形し、８００℃以上で焼成することによって得ることができる。成形方法についても特に制限は無く、プレス成形、押し出し成形、鋳込み成形等公知の方法を用いることができ、必要に応じて保形用バインダーの併用が可能である。
【００２２】
本発明に用いるプリフォームの気孔率は、１０〜５０体積％が好ましく、１５〜４０体積％がより好ましい。アルミニウム−セラミックス複合体の特性、特に膨張係数は、用いるセラミックスの膨張係数、弾性率とその含有量により決まる。本発明のアルミニウム−セラミックス複合体を、例えば静電チャックモジュールの放熱部品として用いる場合、静電チャックの素材（アルミナ、窒化アルミニウム等）との膨張係数の差が大きくなると、接合時に接合部に応力が発生し、部品が反る場合がある。この為、アルミニウム−セラミックス複合体の膨張係数を小さくする為、気孔率の上限は５０体積％が好ましく、４０体積％がより好ましい。一方、気孔率が１０体積％未満では、アルミニウム合金との複合化が難しく、複合化時に気孔が残留する等の弊害が生じ、その結果、熱伝導率が低下する場合がある。プリフォームの気孔率は、用いるセラミックス粉末の種類、粒子形態、粒度及び配合比を調整することにより制御できる。また、プリフォームの気孔率は、成形方法によっても調整することができる。
【００２３】
プリフォームを積層して一つのブロックとする方法は特に限定されるものではないが、例えば、次の方法が挙げられる。前記プリフォームを、離型剤を塗布した離型板で挟み積層して一つのブロックとする方法、前記プリフォームの両面に、アルミナまたはシリカを主成分とする繊維を直接接するように配置し、離型板で挟み、一つのブロックとする方法である。
【００２４】
前記ブロックを５００〜７５０℃程度で予備加熱後、高圧容器内に１個または２個以上配置し、ブロックの温度低下を防ぐために出来るだけ速やかにアルミニウム合金の溶湯を給湯して２０ＭＰａ以上の圧力で加圧し、アルミニウム合金をプリフォームの空隙中に含浸させることで、アルミニウム−セラミックス複合体が得られる。なお、含浸時の歪み除去の目的で、含浸品のアニール処理を行うこともある。
【００２５】
本発明のアルミニウム−セラミックス複合体中のアルミニウム合金は、アルミニウムの他にマグネシウム等が含まれることがある。このようなアルミニウム合金として、例えばマグネシウム０．２〜３質量％含有したアルミニウム合金を用いる場合がある。マグネシウムを含有させることにより、セラミックス粒子と金属部分との結合がより強固になり好ましい。更に、含浸時にプリフォームの空隙内に十分にアルミニウム合金を浸透させるため、アルミニウム合金の融点がなるべく低いことが好ましいため、例えばシリコンを５〜２５質量％含有したアルミニウム合金を用いる場合もある。アルミニウム合金中のアルミニウム、マグネシウム以外の金属成分に関しては、極端に特性が変化しない範囲であれば特に制限はなく、例えば銅等が含まれていても良い。
【００２６】
得られたアルミニウム−セラミックス複合体の加工方法の例を説明する。本発明のアルミニウム−セラミックス複合体は、高圧鍛造法で作製するため、周囲をアルミニウム合金で覆われている。先ず、この表面アルミニウム合金層をグラインダー等で除去した後、ダイヤモンド製の工具を用いて平面研削盤等により面加工を行い平板状のアルミニウム−セラミックス複合体とする。尚、表面のアルミニウム合金層を除去せずに、直接、ダイヤモンド製の工具を用いて平面研削盤等により面加工することもできる。次に、マシニングセンター、ウォータージェット加工機、放電加工機等により、外周加工、溝加工及び穴加工を行う。特に、複雑なタップ穴等を加工する場合、必要に応じて穴部の強度向上の目的でステンレス製のヘリサートを挿入することもある。前述したように、予め穴加工や溝加工を行う部分のプリフォームを最終形状より大きめに加工しているため、この部分は、アルミニウム−セラミックス繊維複合体及びアルミニウム−カーボン複合体又はアルミニウム−窒化硼素複合体となり、通常の機械加工により容易に加工することができ、加工コストを低減できる。
【００２７】
本発明のアルミニウム−セラミックス複合体は、上述した加工を行うことにより、平板で両主面においてアルミニウム−セラミックス複合体が露出してなることを特徴とする。表面のアルミニウム合金層が完全に除去できず残留した場合、アルミニウム−セラミックス複合体とアルミニウム合金層の熱膨張率の差より、使用時の温度変化で反りが発生し、温度勾配のある環境下で高精度の平坦度等が要求される用途で用いられる治具、例えば半導体製造治具等に用いる場合、必要とする平坦度等が確保できなくなることがある。
【００２８】
本発明のアルミニウム−セラミックス複合体は、温度１５０℃の熱膨張係数が１０×１０−６／Ｋ以下であることが好ましく、温度勾配のある環境下で高精度の平坦度等が要求される用途で用いられる治具、例えば半導体製造治具等に好適である。温度１５０℃の熱膨張係数が１０×１０−６／Ｋを超えると、上記した半導体製造治具等に用いる場合、使用時の微妙な温度勾配により、複合体自体の熱膨張により平坦度等が確保できなくなることがある。熱膨張係数については、例えばセラミックス製の静電チャック等の部材と接合して用いる場合、接合する部材の熱膨張係数に合わせることが好ましい。
【００２９】
また、本発明の複合体は、温度２５℃における熱伝導率が１２０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。これは、放熱が要求される部品に用いる場合に好適であり、且つ上記した半導体製造治具等に用いる場合にも、熱伝導特性に優れる材料は、複合体自他の熱勾配を低減する効果があり好ましい。
【実施例】
【００３０】
（実施例１）
炭化珪素（以下、ＳｉＣという）粉末Ａ（大平洋ランダム社製：ＮＧ−８０、平均粒径：２００μｍ）１０００ｇ、炭化珪素粉末Ｂ（大平洋ランダム社製：ＮＧ−１５０、平均粒径：１００μｍ）１０００ｇ、炭化珪素粉末Ｃ（屋久島電工社製：ＧＣ−１０００Ｆ、平均粒径：１０μｍ）１０００ｇ、及びシリカゾル（日産化学社製：スノーテックス）３００ｇを秤取し、攪拌混合機で３０分間混合した後、３２０ｍｍ×２４０ｍｍ×２０ｍｍの寸法の平板状に圧力１０ＭＰａでプレス成形した。
【００３１】
得られた成形体を、温度１２０℃で２時間乾燥後、大気中、温度９５０℃で２時間焼成して、気孔率が３０％のＳｉＣプリフォームを得た。得られたＳｉＣプリフォームは、平面研削盤でダイヤモンド製の砥石を用いて、１５ｍｍの厚みに面加工した後、マシニングセンターで外形寸法が３１０×２３０ｍｍの形状に外周部を加工した。
【００３２】
得られたＳｉＣプリフォームは、図１の形状にダイヤモンド製の工具を用いてΦ１２ｍｍの穴及び２５２ｍｍ×２０２ｍｍ×１０ｍｍｔの溝加工を行った。次に、Φ９ｍｍの気孔率１５％のカーボン材を、２ｍｍｔのアルミナ／シリカ繊維（アルミナ／シリカ＝９５／５）で円周方向に包み、６カ所の穴部に挿入した。また、２４８ｍｍ×１９８ｍｍ×８ｍｍｔの気孔率１５％のカーボン材を、２ｍｍｔのアルミナ／シリカ繊維（アルミナ／シリカ＝９５／５）を介してＳｉＣプリフォームの溝部分に挿入した。その後、個々に、両面をカーボンコートした３３０ｍｍ×２５５ｍｍ×０．８ｍｍの寸法のステンレス板で挟んで、上下に１２ｍｍ厚みの鉄板を配置して、Ｍ１０のボルト８本で連結して一つのブロックとした。次に、このブロックを電気炉で７００℃に予備加熱した後、あらかじめ加熱しておいた内径５００ｍｍのプレス型内に収め、マグネシウムを０．８質量％含有するアルミニウム合金の溶湯を注ぎ、１００ＭＰａの圧力で２５分間加圧してＳｉＣプリフォームにアルミニウム合金を含浸させた。室温まで冷却した後、湿式バンドソーにて離型板の形状に沿って切断し、挟んだステンレス板をはがした後、含浸時の歪み除去のために５３０℃の温度で３時間アニール処理を行い、アルミニウム−炭化珪素複合体を得た。
【００３３】
得られたアルミニウム−炭化珪素複合体より、研削加工により熱膨張係数測定用試験体（直径３ｍｍ長さ１０ｍｍ）、熱伝導率測定用試験体（２５ｍｍ×２５ｍｍ×１ｍｍ）を作製した。それぞれの試験片を用いて、温度１５０℃の熱膨張係数を熱膨張計（セイコー電子工業社製；ＴＭＡ３００）で、温度２５℃での熱伝導率をレーザーフラッシュ法（アルバック社製；ＴＣ３０００）で測定した。その結果、温度１５０℃の熱膨張係数は６．５×１０-6／Ｋ、温度２５℃での熱伝導率は２１５Ｗ／ｍＫであった。
【００３４】
次に、得られたアルミニウム−炭化珪素複合体を、平面研削盤にてダイヤモンド工具を用いて、厚みが：１３ｍｍとなるように両面を均一に研削加工した。その後、部材を外形寸法が３００×２２５ｍｍの形状に外周部を研削加工した。次に、研削加工を施したアルミニウム−炭化珪素複合体は、図２の形状にアルミニウム−カーボン複合体部及びアルミニウム−セラミックス繊維複合体部を機械加工し、Φ１０ｍｍの穴及び２５０ｍｍ×２００ｍｍ×８ｍｍｔの溝加工を形成した。得られた加工品は、加工時の歪み除去の為、温度４００℃で１時間の加熱処理を行った後、上下面の平面度が０．０３ｍｍ以下になるように、平面研削盤にて各面を０．５ｍｍ厚み研削加工して構造部品を作製した。得られた構造部品は、穴加工及び溝加工を施した部分のアルミニウム合金層部分とアルミニウム−炭化珪素複合体の境界部分にクラックの発生は無かった。
【００３５】
（比較例１）
実施例１のＳｉＣプリフォームの穴部及び溝部分に何も配置せずに、両面をカーボンコートした３３０ｍｍ×２５５ｍｍ×０．８ｍｍの寸法のステンレス板で挟んで、上下に１２ｍｍ厚みの鉄板を配置して、Ｍ１０のボルト８本で連結して一つのブロックとした。次に、このブロックを電気炉で７００℃に予備加熱した後、あらかじめ加熱しておいた内径５００ｍｍのプレス型内に収め、マグネシウムを０．８質量％含有するアルミニウム合金の溶湯を注ぎ、１００ＭＰａの圧力で２５分間加圧してＳｉＣプリフォームにアルミニウム合金を含浸させた。室温まで冷却した後、湿式バンドソーにて離型板の形状に沿って切断し、挟んだステンレス板をはがした後、含浸時の歪み除去のために５３０℃の温度で３時間アニール処理を行い、アルミニウム−炭化珪素複合体を得た。
【００３６】
得られたアルミニウム−炭化珪素複合体は、溝部分側が凹面となる形状に反っており、その反り量は、長さ２００ｍｍ当たり１．２ｍｍであった。次に、このアルミニウム−炭化珪素複合体を、平面研削盤にてダイヤモンド工具を用いて、厚みが：１２ｍｍとなるように両面を均一に研削加工した。その後、部材を外形寸法が３００×２２５ｍｍの形状に外周部を研削加工した。得られたアルミニウム−炭化珪素複合体は、ＳｉＣプリフォームにΦ１２ｍｍの穴加工を施した部分のアルミニウム合金層部分とアルミニウム−炭化珪素複合体の境界部分にクラックの発生があった。また、ＳｉＣプリフォームに溝加工を施した部分のアルミニウム合金層部分とアルミニウム−炭化珪素複合体の境界部分にも同様のクラックの発生があった。
【００３７】
（実施例２）
実施例１にて、穴部及び溝部分に実施例１と同形状の気孔率２０％の窒化硼素材を配置し、アルミニウム合金として、シリコンを１２質量％とマグネシウムを０．８質量％含有するアルミニウム合金の溶湯を用いた以外は、実施例１と同様にしてアルミニウム−炭化珪素複合体を作製した。得られたアルミニウム−炭化珪素複合体より、研削加工により熱膨張係数測定用試験体（直径３ｍｍ長さ１０ｍｍ）、熱伝導率測定用試験体（２５ｍｍ×２５ｍｍ×１ｍｍ）を作製した。それぞれの試験片を用いて、温度１５０℃の熱膨張係数、温度２５℃での熱伝導率を測定した。その結果、温度１５０℃の熱膨張係数は６．１×１０-6／Ｋ、温度２５℃での熱伝導率は２１０Ｗ／ｍＫであった。
【００３８】
次に、得られたアルミニウム−炭化珪素複合体は、平面研削盤にてダイヤモンド工具を用いて、厚みが：１３ｍｍとなるように両面を均一に研削加工した。その後、部材を外形寸法が３００×２２５ｍｍの形状に外周部を研削加工した。次に、研削加工を施したアルミニウム−炭化珪素複合体は、図２の形状にアルミニウム−カーボン複合体部及びアルミニウム−セラミックス繊維複合体部を機械加工し、Φ１０ｍｍの穴及び２５０ｍｍ×２００ｍｍ×８ｍｍｔの溝加工を形成した。得られた加工品は、上下面の平面度が０．０３ｍｍ以下になるように、平面研削盤にて各面を０．５ｍｍ厚み研削加工して構造部品を作製した。得られた構造部品は、穴加工及び溝加工を施した部分のアルミニウム合金層部分とアルミニウム−炭化珪素複合体の境界部分にクラックの発生は無かった。
【００３９】
（実施例３）
炭化珪素（以下、ＳｉＣという）粉末Ａ（大平洋ランダム社製：ＮＧ−８０、平均粒径：２００μｍ）１０００ｇ、炭化珪素粉末Ｂ（大平洋ランダム社製：ＮＧ−１５０、平均粒径：１００μｍ）１０００ｇ、窒化珪素粉末（電気化学工業社製：ＳＮ−９Ｓ、平均粒径：２μｍ）１０００ｇ、及びシリカゾル（日産化学社製：スノーテックス）３００ｇを秤取し、攪拌混合機で３０分間混合した後、３２０ｍｍ×２４０ｍｍ×２０ｍｍの寸法の平板状に圧力１０ＭＰａでプレス成形した。
【００４０】
得られた成形体を、温度１２０℃で２時間乾燥後、窒素雰囲気中、温度１２００℃で２時間焼成して、気孔率が２５％のプリフォームを得た。得られたプリフォームは、平面研削盤でダイヤモンド製の砥石を用いて、１５ｍｍの厚みに面加工した後、マシニングセンターで外形寸法が３１０×２３０ｍｍの形状に外周部を加工した。
【００４１】
得られたプリフォームは、図１の形状にダイヤモンド製の工具を用いてΦ１２ｍｍの穴及び２５２ｍｍ×２０２ｍｍ×１０ｍｍｔの溝加工を行った。次に、Φ９ｍｍの気孔率１５％のカーボン材を、２ｍｍｔのアルミナ／シリカ繊維（アルミナ／シリカ＝９５／５）で円周方向に包み、６カ所の穴部に挿入した。また、２４８ｍｍ×１９８ｍｍ×８ｍｍｔの気孔率１５％のカーボン材を、２ｍｍｔのアルミナ／シリカ繊維（アルミナ／シリカ＝９５／５）を介してプリフォームの溝部分に挿入した。その後、個々に、両面をカーボンコートした３３０ｍｍ×２５５ｍｍ×０．８ｍｍの寸法のステンレス板で挟んで、上下に１２ｍｍ厚みの鉄板を配置して、Ｍ１０のボルト８本で連結して一つのブロックとした。次に、このブロックを電気炉で７００℃に予備加熱した後、あらかじめ加熱しておいた内径５００ｍｍのプレス型内に収め、シリコンを１２質量％とマグネシウムを０．８質量％含有するアルミニウム合金の溶湯を注ぎ、３０ＭＰａの圧力で２５分間加圧してプリフォームにアルミニウム合金を含浸させた。室温まで冷却した後、湿式バンドソーにて離型板の形状に沿って切断し、挟んだステンレス板をはがした後、含浸時の歪み除去のために５３０℃の温度で３時間アニール処理を行い、アルミニウム−炭化珪素／窒化珪素複合体を得た。
【００４２】
得られたアルミニウム−炭化珪素／窒化珪素複合体より、研削加工により熱膨張係数測定用試験体（直径３ｍｍ長さ１０ｍｍ）、熱伝導率測定用試験体（２５ｍｍ×２５ｍｍ×１ｍｍ）を作製した。それぞれの試験片を用いて、温度１５０℃の熱膨張係数、温度２５℃での熱伝導率を測定した。その結果、温度１５０℃の熱膨張係数は４．８×１０-6／Ｋ、温度２５℃での熱伝導率は１３５Ｗ／ｍＫであった。
【００４３】
得られたアルミニウム−炭化珪素／窒化珪素複合体は、実施例１と同様の加工及び熱処理を行い、図２の形状の構造部品を作製した。得られた構造部品は、穴加工及び溝加工を施した部分のアルミニウム合金層部分とアルミニウム−炭化珪素複合体の境界部分にクラックの発生は無かった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態を示す、含浸（複合化）前の充填図
【図２】本発明の一実施の形態を示す、構造部品の構造図
【符号の説明】
【００４５】
１）セラミックス多孔体
２）セラミックス繊維
３）カーボン又は窒化硼素
４）アルミニウム−セラミックス複合体
５）アルミニウム−セラミックス繊維複合体
６）貫通穴（φ１０ｍｍ）
７）溝部（２５０ｍｍ×２００ｍｍ×８ｍｍ）
【図１】
2008184377.tif 000003
【図２】
2008184377.tif 000004