(57)【要約】【課題】複合部材の製造工数を減少させ，また複合部材の形状に対する自由度が広い製造方法を提供する。【解決手段】繊維強化金属基複合部材１を製造すべく，その複合部材１と同様の形状をなし，且つ強化繊維を有する多孔質成形体２を，その多孔質成形体２の周囲に空間が形成される容積を持つ金型６のキャビティ７に設置する工程と，キャビティ７に多孔質成形体２が没するように溶湯８を注入し，加圧下でその溶湯８の一部を多孔質成形体２に充填して複合部材１を得る工程と，複合部材１およびそれを覆う金属単体部１０よりなる鋳造物１１を金型６から取出して，その鋳造物１１から金属単体部１０を除去する工程とを用いる。金属単体部１０の除去に当っては，鋳造物１１を前記溶湯８と同一組成の溶湯中に浸漬して金属単体部１０を溶解する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化金属基複合部材（１）を製造すべく，その複合部材（１）と同様の形状をなし，且つ強化繊維を有する多孔質成形体（２）を，その多孔質成形体（２）の周囲に空間が形成される容積を持つ金型（６）のキャビティ（７）に設置する工程と，前記キャビティ（７）に前記多孔質成形体（２）が没するように溶湯（８）を注入し，加圧下でその溶湯（８）の一部を前記多孔質成形体（２）に充填して前記複合部材（１）を得る工程と，前記複合部材（１）およびそれを覆う金属単体部（１０）よりなる鋳造物（１１）を前記金型（６）から取出して，その鋳造物（１１）から前記金属単体部（１０）を除去する工程とを用いる方法において，前記金属単体部（１０）の除去に当り，前記鋳造物（１１）を前記溶湯（８）と同一組成の溶湯（１４）中に浸漬して前記金属単体部（１０）を溶解することを特徴とする繊維強化金属基複合部材の製造方法。
【請求項２】
繊維強化金属基複合部材（１）を製造すべく，その複合部材（１）と同様の形状をなし，且つ強化繊維を有する多孔質成形体（２）を金型（６）のキャビティ（７）に設置する工程と，前記キャビティ（７）に前記多孔質成形体（２）が没するように溶湯（８）を注入し，加圧下でその溶湯（８）の一部を前記多孔質成形体（２）に充填して前記複合部材を得る工程と，前記溶湯（８）中から前記複合部材（１）を取出す工程とを用いることを特徴とする繊維強化金属基複合部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は繊維強化金属基複合部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，この種の製造方法としては，基本的には，複合部材と同様の形状をなし，且つ強化繊維を有する多孔質成形体を，その多孔質成形体の周囲に空間が形成される容積を持つ金型のキャビティに設置する工程と，前記キャビティに前記多孔質成形体が没するように溶湯を注入し，加圧下でその溶湯の一部を前記多孔質成形体に充填して複合部材を得る工程と，前記複合部材およびそれを覆う金属単体部よりなる鋳造物を前記金型から取出して，その鋳造物から前記金属単体部を除去する工程とを用い，複合部材が，例えば平板状をなす場合には，キャビティへの設置に先立って，平板状多孔質成形体を，それよりも大なる２つの離型板により挟着し，鋳造後，金属単体部に連なる離型板の外周部を切落し，次いで両離型板をハンマ等で叩いて除去する，といった手段が採用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平３−７８１７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来法によると，離型板およびその取付けならびに切出し加工が必須であることから，製造工数が多く，また複合部材の形状に対する自由度が極めて狭い，という問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は，複合部材の製造工数を減少させ，また複合部材の形状に対する自由度が広い前記製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
前記目的を達成するため本発明によれば，繊維強化金属基複合部材を製造すべく，その複合部材と同様の形状をなし，且つ強化繊維を有する多孔質成形体を，その多孔質成形体の周囲に空間が形成される容積を持つ金型のキャビティに設置する工程と，前記キャビティに前記多孔質成形体が没するように溶湯を注入し，加圧下でその溶湯の一部を前記多孔質成形体に充填して前記複合部材を得る工程と，前記複合部材およびそれを覆う金属単体部よりなる鋳造物を前記金型から取出して，その鋳造物から前記金属単体部を除去する工程とを用いる方法において，前記金属単体部の除去に当り，前記鋳造物を前記溶湯と同一組成の溶湯中に浸漬して前記金属単体部を溶解する繊維強化金属基複合部材の製造方法が提供される。
【０００７】
前記のように，金属単体部の除去を溶湯による溶解によって行うと，複合部材の製造工数を減少させて複合部材の製造コストを低減し，また複合部材の形状に対する自由度を大いに広くすることができる。さらに金属単体部の除去に用いられた溶湯はその単体部と同一組成であるから再利用し得るので経済的である。
【０００８】
さらにまた，溶湯充填後早期に，例えば鋳造物が保形能を有する程度まで冷却されたとき，その鋳造物を金型から取出して直ちに溶湯中に浸漬するようにすると，金属単体部の溶解時間を短縮し，また複合部材における，金属単体部の冷却による収縮に起因したひずみの影響を低減することができる。
【０００９】
また本発明によれば，繊維強化金属基複合部材を製造すべく，その複合部材と同様の形状をなし，且つ強化繊維を有する多孔質成形体を金型のキャビティに設置する工程と，前記キャビティに前記多孔質成形体が没するように溶湯を注入し，加圧下でその溶湯の一部を前記多孔質成形体に充填して前記複合部材を得る工程と，前記溶湯中から前記複合部材を取出す工程とを用いる繊維強化金属基複合部材の製造方法が提供される。
【００１０】
前記のような手段を採用すると，前記金属単体部の溶解といった作業が不要となるので，さらに製造工数を減少させて複合部材の製造コストを一層低減することが可能である。また前記同様に複合部材の形状に対する自由度を広くすることが可能であり，その上，金属単体部が存在しないから，その凝固収縮に起因した品質の低下といった問題は生じない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１において，円筒形をなす繊維強化金属基複合部材１は，その部材１と同様の形状，つまり円筒形をなし，且つ強化繊維を有する多孔質成形体と，その多孔質成形体に充填された，マトリックスとしての金属材料とより構成される。多孔質成形体は，例えばＣ／Ｃコンポジットよりなり，マトリックスはＡｌまたはＭｇよりなる。
【００１２】
このような複合部材１は次のような方法によって製造される。
【００１３】
〔実施例Ｉ〕
図２（ａ）に示すように，Ｃ／Ｃコンポジットよりなる円筒形多孔質成形体２を用意する。
【００１４】
図２（ｂ）に示すように，多孔質成形体２を鋼製支持板３上に立て，次いで多孔質成形体２を耐火性粘結剤４を用いて支持板３に固定し，その後，多孔質成形体２を予熱する。支持板２には多孔質成形体２内に連通する貫通孔５が形成されている。
【００１５】
図３（ａ）に示すように，溶湯鍛造の実施に当り，金型６の，上向きに開口する円筒状キャビティ７に多孔質成形体２を，支持板３を下側にして設置する。キャビティ７は，多孔質成形体２の周囲に空間が形成されるように，所定の容積を持つ。
【００１６】
図３（ｂ）に示すように，キャビティ７に多孔質成形体２が没するように溶湯８を注入し，次いでキャビティ７に加圧ピストン９を嵌合して下降させ，加圧下でその溶湯８の一部を多孔質成形体２に充填し，その後加圧ピストン９をキャビティ７から除く。
【００１７】
図３（ｃ）に示すように，キャビティ７には複合部材１と，それを覆うと共にその中空部にも入込んでいる金属単体部１０とよりなる鋳造物１１が成形されているので，その鋳造物１１を金型６から取出す。
【００１８】
図４（ａ）に示すように，鋳造物１１をクレーン１２に保持させ，次いで図４（ｂ）に示すように，鋳造物１１を，溶解炉１３にて調製された，前記溶湯８と同一組成の溶湯１４中に浸漬して金属単体部１０を溶解し，その後，図４（ｃ）に示すように，複合部材１を支持板３と共に溶湯１４中より引上げる。複合部材１内の，溶解により生じた溶湯は支持板３の貫通孔５より溶解炉１３内に流下する。
【００１９】
以後，耐火性粘結剤４をハンマ等で叩いて壊せば，複合部材１を支持板３より外すことができる。このようにして得られた複合部材１は若干の仕上げ加工を行うことによって使用可能である。
【００２０】
前記のように，金属単体部１０の除去を溶湯１４による溶解によって行うと，複合部材１の製造工数を減少させて複合部材１の製造コストを低減し，また複合部材１の形状に対する自由度を大いに広くすることができる。さらに金属単体部１０の除去に用いられた溶湯１４はその単体部１０と同一組成であるから再利用し得るので経済的である。
【００２１】
さらにまた，溶湯充填後早期に，例えば鋳造物１１が保形能を有する程度まで冷却されたとき，その鋳造物１１を金型６から取出して直ちに溶湯１４中に浸漬するようにすると，金属単体部１０の溶解時間を短縮し，また複合部材１における，金属単体部１０の冷却による収縮に起因したひずみの影響を低減することができる。
【００２２】
前記製造方法の具体例を挙げれば次の通りである。Ｃ／Ｃコンポジットよりなる円筒形多孔質成形体：直径  ５０ｍｍ，長さ  １００ｍｍ，厚さ  ２ｍｍ，気孔率  １０％  ；鋼製支持板：ＪＩＳ  ＳＳ４００製，直径  １４５ｍｍ，厚さ  １６ｍｍ；耐火性粘結剤：ニチアス社製，商品名ファイバーキャスト（アルミナ繊維と水ガラスの混練物）；多孔質成形体の予熱：アルゴン雰囲気，温度  ７５０℃；キャビティ：内径  １５０ｍｍ，深さ  ２５０ｍｍ；溶湯鍛造：溶湯  純アルミニウム（ＪＩＳ  Ａ１０５０，マトリックス），溶湯温度  ７８０℃，加圧力  ８５ＭＰａ，加圧時間  ３分間；溶解用溶湯：純アルミニウム（ＪＩＳ  Ａ１０５０），溶湯温度  ８５０℃（８００〜９００℃が好ましい）；溶解用溶湯へ浸漬する時の鋳造物の表面温度：４００℃；鋳造物の溶解用溶湯への浸漬時間：約２０分間．
〔実施例ＩＩ〕
図５（ａ）に示すように，Ｃ／Ｃコンポジットよりなる円筒形多孔質成形体２を用意する。
【００２３】
図５（ｂ）に示すように，多孔質成形体２を鋼製支持板３上に立て，次いで多孔質成形体２を耐火性粘結剤４を用いて支持板３に固定し，その後，多孔質成形体２を予熱する。支持板２には多孔質成形体２内に連通する貫通孔５が形成されている。
【００２４】
図６（ａ）に示すように，溶湯鍛造の実施に当り，金型６の，上向きに開口する円筒状キャビティ７に多孔質成形体２を，支持板３を下側にして設置する。キャビティ７は，多孔質成形体２の周囲に空間が形成されるように，所定の容積を持つ。
【００２５】
図６（ｂ）に示すように，キャビティ７に多孔質成形体２が没するように溶湯８を注入し，次いでキャビティ７に加圧ピストン９を嵌合して下降させ，加圧下でその溶湯８の一部を多孔質成形体２に充填して複合部材１を得，その後，図６（ｃ）に示すように，加圧ピストン９をキャビティ７から除く。
【００２６】
図６（ｄ）に示すように，挟み具１５を用いて複合部材１を支持板３と共に溶湯８中から取出す。複合部材１内の溶湯は支持板３の貫通孔５より金型６内に流下する。
【００２７】
以後，耐火性粘結剤４をハンマ等で叩いて壊せば，複合部材１を支持板３より外すことができる。このようにして得られた複合部材１は若干の仕上げ加工を行うことによって使用可能である。
【００２８】
前記のような手段を採用すると，前記金属単体部１０の溶解といった作業が不要となるので，さらに製造工数を減少させて複合部材１の製造コストを一層低減することが可能である。また前記同様に複合部材１の形状に対する自由度を広くすることが可能であり，その上，金属単体部１０が存在しないから，その凝固収縮に起因した品質の低下といった問題は生じない。
【００２９】
前記製造方法の具体例を挙げれば次の通りである。Ｃ／Ｃコンポジットよりなる円筒形多孔質成形体：直径  ５０ｍｍ，長さ  １００ｍｍ，厚さ  ２ｍｍ，気孔率  １０％；鋼製支持板：ＪＩＳ  ＳＳ４００製，直径  １４５ｍｍ，厚さ  １６ｍｍ；耐火性粘結剤：ニチアス社製，商品名ファイバーキャスト（アルミナ繊維と水ガラスの混練物）；多孔質成形体の予熱：アルゴン雰囲気，温度  ７５０℃；キャビティ：内径  １５０ｍｍ，深さ  ２５０ｍｍ；溶湯鍛造：溶湯  純アルミニウム（ＪＩＳ  Ａ１０５０，マトリックス），金型の予熱温度  ７８０℃，溶湯温度  ７８０℃，加圧力  ８５ＭＰａ，加圧時間  １５秒間；加圧終了から複合部材を溶湯中から取出し終るまでの時間：約５分間．
実施例Ｉ，ＩＩにおいて，溶湯に対する加圧力を８５ＭＰａに設定した場合，溶湯を充填し得る多孔質成形体１の最小気孔率は５％である。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば，前記のような手段を採用することによって，製造工数を減少させて複合部材の製造コストを低減し，また複合部材の形状に対する自由度を広くし，その上，高品質な複合部材を得ることが可能な製造方法を提供することができる。
【００３１】
請求項２記載の発明によれば，前記のような手段を採用することによって，製造工数をさらに減少させて複合部材の製造コストを一層低減し，また複合部材の形状に対する自由度を広くし，その上，高品質な複合部材を得ることが可能な製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】繊維強化金属基複合部材の斜視図である。
【図２】準備過程の説明図で，（ａ）は多孔質成形体を，（ｂ）は多孔質成形体を支持板に固定した状態をそれぞれ示す。
【図３】溶湯鍛造過程の説明図で，（ａ）は多孔質成形体をキャビティに設置した状態を，（ｂ）は溶湯を加圧する直前の状態を，（ｃ）は溶湯が凝固した状態をそれぞれ示す。
【図４】溶解過程の説明図で，（ａ）は鋳造物をクレーンに保持させた状態を，（ｂ）は鋳造物を溶湯に浸漬した状態を，（ｃ）は複合部材を溶湯から取出した状態をそれぞれ示す。
【図５】準備過程の説明図で，（ａ）は多孔質成形体を，（ｂ）は多孔質成形体を支持板に固定した状態をそれぞれ示す。
【図６】溶湯鍛造過程の説明図で，（ａ）は多孔質成形体をキャビティに設置した状態を，（ｂ）は溶湯を加圧する直前の状態を，（ｃ）は溶湯を加圧した後の状態を，（ｄ）複合部材を溶湯から取出した状態をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１…………複合部材
２…………多孔質成形体
６…………金型
７…………キャビティ
８…………溶湯
１０………金属単体部
１１………鋳造物
１４………溶湯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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