(57)【要約】【課題】優れた耐摩耗性と振動減衰能とを有する複合材を製造し得る、複合材用プリフォームの予熱装置を提案する。【解決手段】予熱炉１２内に、密閉された閉鎖予熱空域１７が形成された遮蔽筐体１６を配設し、さらに予熱炉１２の内壁３５と遮蔽筐体１６との間に発熱体１４を配設して、該閉鎖予熱空域１７に配された複合材用プリフォーム２を、遮蔽筐体を介して発熱体１４から発せられた熱が伝熱されることにより予熱する予熱装置１１としたから、予熱により黒鉛６や活性炭が酸化焼失することを防止でき、この複合材用プリフォーム２ａに軽金属の溶湯４を含浸してなる複合材１は、優れた耐摩耗性と振動減衰能を発揮できる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス短繊維と、黒鉛又は／及び活性炭とを焼結してなる複合材用プリフォームを、軽金属の溶湯を含浸させる前に、予め所定温度に予熱する複合材用プリフォームの予熱装置において、
予熱炉内に熱伝導性金属板からなる遮蔽筐体を配設して、該遮蔽筐体内に密閉された閉鎖予熱空域を形成し、さらに予熱炉の内壁と遮蔽筐体との間に発熱体を配設して、閉鎖予熱空域に配された複合材用プリフォームに、発熱体から発せられた熱が遮蔽筐体を介して伝熱されるようにしたことを特徴とする複合材用プリフォームの予熱装置。
【請求項２】
遮蔽筐体がその内域に複合材用プリフォームを入出する開口部を有し、該遮蔽筐体を予熱炉の所定位置に設置して該予熱炉の開閉扉を閉鎖することにより、該開閉扉の内壁と遮蔽筐体の開口部とを密着させて閉鎖予熱空域を形成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の複合材用プリフォームの予熱装置。
【請求項３】
遮蔽筐体がその内域に複合材用プリフォームを入出する開口部を有し、該開口部を閉鎖して閉鎖予熱空域を形成する密閉状態と、開放して開口状態とに変化させる開閉蓋を備えていることを特徴とする請求項１記載の複合材用プリフォームの予熱装置。
【請求項４】
遮蔽筐体が、その内域に複合材用プリフォームを配した状態で、予熱炉内への設置及び該予熱炉内からの取り出しを行えるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の複合材用プリフォームの予熱装置。
【請求項５】
遮蔽筐体が、発熱体と夫々に接触しないように、予熱炉内に設置されるようにしていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の複合材用プリフォームの予熱装置。
【請求項６】
閉鎖予熱空域が、複合材用プリフォームを配した状態にあって、残り空域が該複合材用プリフォームの体積に比して、ほぼ同じ体積か、又はそれより小さい体積であるようにしたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の複合材用プリフォームの予熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金等の軽金属と、セラミックス短繊維と、黒鉛又は活性炭とからなるアルミニウム複合材の製造方法に関し、詳しくは該軽金属と複合する前に、セラミックス短繊維と黒鉛又は活性炭とからなる複合材用プリフォームを予熱する予熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車、電化製品、電子部品、精密測定器等の様々な産業用機器にあっては、軽量化でき、かつ製造時の成形性が良好である等の利点を有するアルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽金属が好適に用いられている。ところが、このアルミニウム合金は、耐摩耗性が低いことから、構造物の摺動部に不向きであり、適合範囲が限定されていた。また、アルミニウム合金は鋳鉄に比して振動減衰能が低いことから、特に自動車では、ノイズや振動等の影響が大きくなり、乗り心地や走行性能が充分に発揮できないという問題もあった。そのため、従来から、アルミニウム合金に、潤滑性や減衰性に優れる黒鉛や活性炭等を添加することによって、耐摩耗性と振動減衰能を向上させるようにした複合材が種々提案されてきた。
【０００３】
このような複合材として、セラミックス短繊維と、黒鉛や活性炭を混合してなる予備成形体を焼結することにより複合材用プリフォームを形成した後、該複合材用プリフォームにアルミニウム合金等の軽金属の溶湯を高圧鋳造等により含浸して成形されるものが良く知られている（例えば、特許文献１、特許文献２）。ここで、溶湯を高圧鋳造する場合にあっては、該溶湯が複合材用プリフォーム内に侵入し易く、かつ、充分にいき亘るように、該高圧鋳造の前に予め複合材用プリフォームを予熱しておくことが一般的である。この予熱により、複合材に巣（空隙）が生じることを防止でき、該複合材が充分な強度を有するものとなり得る。尚、予熱温度は、溶湯の温度に近いほど複合材用プリフォームに侵入した溶湯の冷却が進行せず、該溶湯を充分に含浸することができ、複合材に巣（空隙）が発生することを防止できる。
【０００４】
この複合材用プリフォームを予熱する方法としては、発熱体とファンとを備え、発熱体から発せられた熱を該ファンにより炉内に循環させるようにした、いわゆる熱風循環式炉や、炉内に複数のエレマ抵抗体やニクロム線等の発熱体が配設され、これら発熱体が熱を発するようにした電気炉により該複合材用プリフォームを所定温度で予熱していた。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５８−８１９４８号公報
【特許文献２】
特開平６−２４０３０５号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように、耐摩耗性と振動減衰能に優れた複合材を得るために黒鉛や活性炭を含有してなる複合材用プリフォームにあって、上記した熱風循環式炉で予熱した場合には、炉内で酸素を含んだ熱風が循環することから、単位時間当りに多量の酸素が黒鉛や活性炭と接触すると共に、この複合材用プリフォームの内部では熱が籠もって温度が高くなる。このため、複合材用プリフォームの内部では黒鉛や活性炭の酸化が進行し焼失し易くなっていた。一方、電気炉は、外部への熱気の流出と外部からの冷気の流入とが可能となるように、炉内と外部とが連通している構成が一般的である。そのため、外部から流入した酸素が黒鉛や活性炭と接触することとなり、単位時間当りの酸素の接触量が増加することとなっていた。このような電気炉で予熱した場合にあっても、炉内の発熱体から発した熱の輻射により複合材用プリフォームの内部に熱が籠もり易く、前記の熱風循環式炉と同様に、この内部では黒鉛や活性炭が酸化焼失し易くなっていた。而して、このような熱風循環式炉や電気炉で予熱する場合には、例え炉内の温度を、黒鉛や活性炭の酸化開始温度の約４５０℃を越えないように設定していても、複合材用プリフォームの内部では黒鉛や活性炭が酸化焼失することとなり得た。このような複合材用プリフォームを、高圧鋳造によって、アルミニウム合金等の軽金属の溶湯を含浸してなる複合材では、所望の耐摩耗性や振動減衰能を充分に発揮できないという問題が生じていた。
【０００６】
一方、予熱を行う炉内にアルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガス雰囲気を充満させた状態で予熱することにより、黒鉛や活性炭が酸化しないようにすることもできるが、不活性ガスの流入排出設備に要する費用や、不活性ガス使用によるランニングコスト等によって、製造費用が増大するという問題があった。
【０００７】
また、上記のように、予熱時に複合材用プリフォームの内部に熱が籠もると、比較的高温の内部から比較的低温の外表面に向かって温度勾配が生じる。この温度勾配を有する状態で、溶湯が含浸されると、この複合材用プリフォームの低温部分では溶湯が比較的速く凝固し、高温部分では凝固速度が遅くなる。このように複合材用プリフォーム内で凝固速度が異なると、該複合材用プリフォームが板厚の比較的厚いものや、体積含有率の比較的高いもの等の場合には、溶湯の未含浸部分を生じて巣（空隙）が発生し易くなり、この巣により複合材が充分な強度を発揮できないという問題も生じる。
【０００８】
本発明は、かかる問題点を解決し、優れた耐摩耗性と振動減衰能とを有する複合材を製造し得る複合材用プリフォームの予熱装置を提案する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セラミックス短繊維と、黒鉛又は／及び活性炭とを焼結してなる複合材用プリフォームを、軽金属の溶湯を含浸させる前に、予め所定温度に予熱する複合材用プリフォームの予熱装置において、予熱炉内に熱伝導性金属板からなる遮蔽筐体を配設して、該遮蔽筐体内に密閉された閉鎖予熱空域を形成し、さらに予熱炉の内壁と遮蔽筐体との間に発熱体を配設して、閉鎖予熱空域に配された複合材用プリフォームに、発熱体から発せられた熱が遮蔽筐体を介して伝熱されるようにしたことを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
かかる予熱装置にあっては、発熱体から輻射される熱が、熱伝導性の金属板からなる遮蔽筐体を熱し、熱せられた遮蔽筐体によってその内域である閉鎖予熱空域をほぼ均質に加熱するようにしたものである。これにより、閉鎖予熱空域内の複合材用プリフォームには、全体的にほぼ均等に熱量が伝わり、かつ、該複合材用プリフォームは比較的滑らかに高熱化することとなるため、該複合材用プリフォームをほぼ均一に予熱することができる。また、この密閉された閉鎖予熱空域には予熱時に新たな酸素が供給されないことから、予熱される複合材用プリフォームに接触する単位時間あたりの酸素量を制限することができる。このように、複合材用プリフォームをほぼ均一に予熱でき、かつ、酸素量を制限できることにより、内部の黒鉛や活性炭が酸化焼失することを防止できるから、この予熱された複合材用プリフォームから成形された複合材は、優れた耐摩耗性と振動減衰能とを発揮するものとなり得る。
【００１１】
さらに、かかる予熱装置にあっては、上記のように複合材用プリフォームをほぼ均一に予熱でき、かつ、黒鉛や活性炭の酸化焼失を防止できることから、予熱温度を、上述した従来の、黒鉛や活性炭の酸化開始温度の約４５０℃に比して高温にすることも可能である。これにより、含浸させる溶湯の温度と、予熱された複合材用プリフォームの温度との温度差を小さくできるから、含浸時に溶湯が複合材用プリフォームに接触することによる凝固の進行を抑制でき、該溶湯が複合材用プリフォーム内に充分に浸透し易くなり、複合材に巣（空隙）が生じることを一層防止できる。
【００１２】
また、複合材用プリフォーム内の温度がほぼ均一となることから、アルミニウム合金等の軽金属の溶湯を高圧鋳造により含浸させる場合に、該溶湯の凝固速度を安定化させることができる。これにより、板厚の比較的厚い複合材用プリフォームや体積含有率の比較的高い複合材用プリフォームにあっても、巣（空隙）が生じることを防止でき、高い強度を有する複合材を成形することが可能である。
【００１３】
一方、このような予熱装置にあっては、上述したように、予熱時にアルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガス雰囲気を充満させることなく、黒鉛や活性炭の酸化焼失を防止することが可能である。そのため、不活性ガス雰囲気を形成するための装置や充満させる不活性ガスを必要とせず、これらにかかる設備費用やランニングコストが生じ無いという優れた利点もある。
【００１４】
ここで、遮蔽筐体がその内域に複合材用プリフォームを入出する開口部を有し、該遮蔽筐体を予熱炉の所定位置に設置して該予熱炉の開閉扉を閉鎖することにより、該開閉扉の内壁と遮蔽筐体の開口部とを密着させて閉鎖予熱空域を形成するようにした予熱装置（請求項２）が提案される。又は、遮蔽筐体がその内域に複合材用プリフォームを入出する開口部を有し、該開口部を閉鎖して閉鎖予熱空域を形成する密閉状態と、開放して開口状態とに変化させる開閉蓋を備えている予熱装置（請求項３）が提案される。このような予熱装置にあっては、閉鎖予熱空域を容易かつ適切に形成することができ、予熱時に該閉鎖予熱空域への酸素の流入を確実に防ぎ得る。
【００１５】
また、上述の遮蔽筐体が、その内域に複合材用プリフォームを配した状態で、予熱炉内への設置及び該予熱炉内からの取り出しを行えるものであるとした予熱装置（請求項４）が提案される。かかる構成にあっては、予熱炉内への複合材用プリフォームの設置と取り出しとを遮蔽筐体ごと行い得るようにしたものであるから、比較的容易に複合材用プリフォームを取り扱うことができるため、誤って複合材用プリフォームを破損する等の事故を防止できる。また、多量の複合材用プリフォームを順次予熱する場合にあっても、複数の遮蔽筐体を準備し、該遮蔽筐体毎に交換することができるから、生産性を向上することができるという優れた利点もある。
【００１６】
また、上述の遮蔽筐体が、発熱体と夫々に接触しないように、予熱炉内に設置されるようにしている予熱装置（請求項５）が提案される。かかる構成にあっては、遮蔽筐体が発熱体と接触した部位で局部的に熱が高くなることを防止するものである。これにより、発熱体から発する熱が遮蔽筐体をほぼ均一に加熱することとなりえ、閉鎖予熱空域をほぼ均一な温度雰囲気とすることができる。
【００１７】
一方、このような閉鎖予熱空域が、複合材用プリフォームを配した状態にあって、残り空域が該複合材用プリフォームの体積に比して、ほぼ同じ体積か、又はそれより小さい体積であるようにしたものである予熱装置（請求項６）が提案される。かかる構成にあっては、閉鎖予熱空域に存在する酸素量を、複合材用プリフォームの体積に対して適切に制限することにより、該複合材用プリフォームに含有される黒鉛や活性炭に対する酸素量の割合を少なくするようにしたものである。これにより、予熱時に黒鉛や活性炭が酸化焼失することを一層防止できるため、予熱温度をさらに高温とすることも可能である。尚、このような閉鎖予熱空域としては、複合材用プリフォームの大きさや数量に応じた寸法の遮蔽筐体を用意すること、又は、閉鎖予熱空域内に予備品（例えば、配置テーブル等）を配して残り空域の体積を調整すること等により形成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態例を添付図面に従って説明する。
図１は、軽金属であるアルミニウム合金の溶湯を高圧鋳造（図７参照）により含浸させる複合材用プリフォーム２の成形工程である。図１（イ）のように、所定の容器２１で、セラミックス短繊維であるアルミナ短繊維５と、ホウ酸アルミニウムウィスカ１０と、黒鉛６の粉末とを、水中で攪拌棒３１を用いて攪拌し混合させる。さらに、無機バインダーとしてアルミナゾル７を添加して混合水溶液８をつくる。ここで、アルミナ短繊維５（図２（イ））は平均径が約３μｍ、平均長が５００μｍ、化学成分がＡｌ２Ｏ３（約９５％）／ＳｉＯ２（約５％）であり、ホウ酸アルミニウムウィスカ１０（図２（ロ））は平均径が約１μｍ、平均長が約３０μｍであり、黒鉛６（図２（ハ））は平均粒径が約５０μｍ、化学成分がＣ（９７％）／Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２（約３％）であった。また、アルミナゾル７には、Ａｌ２Ｏ３（約１１％）のものを用いた。尚、ここで、平均径及び平均長としては、利用する各繊維の繊維径及び繊維長の平均値であり、また、平均粒径としては、利用する粒子の粒子径の平均値であり、これらは、ほぼこの平均値に近い範囲でバラツキを有するものである。
【００１９】
そして、アルミナ短繊維５、ホウ酸アルミニウムウィスカ１０、黒鉛６の粉末、及びアルミナゾル７がほぼ均質に混合した混合水溶液８を、容器２１から吸引成形器２２に移す。この吸引成形器２２には真空ポンプ２３が接続されており、図１（ロ）のように、フィルター２４を介して真空ポンプ２３によって混合水溶液８の水分を吸引する。これにより、アルミナ短繊維５に黒鉛６がほぼ均一に分散して擬結された予備成形体９を得る。そして、この予備成形体９を、吸引成形器２２から取り出して１２０℃に保持されたオーブン内で充分に乾燥させる（図示省略）。ここで、予備成形体９は、アルミナ短繊維５の体積含有率が約５％、ホウ酸アルミニウムウィスカ１０の体積含有率が約１０％、黒鉛６の体積含有率が約１１％となっており、残りの領域は空隙である。そして、このような体積含有率となるように、上記の混合水溶液８を調合している。
【００２０】
この予備成形体９を、図１（ハ）のように、加熱炉２５内のテーブル３３に設置し、真空ポンプ２３によって加熱炉２５の内部を１０Ｐａの真空状態とする。その後、この炉内にアルゴンガスを５Ｌ／ｍｉｎの一定流量で流しつつ、約１１５０℃まで加熱して、２時間保持した。その後、室温まで炉冷し（図示省略）、図３（イ）のような複合材用プリフォーム２を得た。尚、炉冷中にあっても、十分に温度が下がるまでは、アルゴンガスを流出し続ける。また、炉内からオーバーフローしたアルゴンガスはリークバルブ３２を通じて炉外に放出される。このように成形された複合材用プリフォーム２は、図３（ロ）のように、アルミナ短繊維５と黒鉛６とが結合している。この複合材用プリフォーム２は黒鉛６が分散していることから、黒色となっている（図３（イ）参照）。本実施形態例にあっては、この複合材用プリフォーム２は外径約１００ｍｍ、厚み約１２ｍｍの円柱形状をしており、重量が約６５ｇであった。
【００２１】
次に本発明の要部にかかる予熱装置１１により、上記の複合材用プリフォーム２を予熱する方法について説明する。
ここで、本発明にかかる実施例としては、遮蔽筐体１６の内域に複合材用プリフォーム２を配し、閉鎖予熱空域１７を形成した後、この遮蔽筐体１６を予熱炉１２内の加熱領域１３に配置して予熱を行うようにした予熱装置１１である（図４参照）。一方、前記の予熱炉１２内の加熱領域１３に、直接複合材用プリフォーム２を配して予熱した場合を比較例とした。以下に実施例及び比較例を詳説する。
【００２２】
（実施例）
上述の複合材用プリフォーム２を、後述する高圧鋳造（図７参照）によってアルミニウム合金の溶湯を含浸させる前に、図４の予熱装置１１により所定温度に予熱する。この予熱装置１１は、上面に片側を枢支されて開閉可能な開閉扉３４が設けられた予熱炉１２と、該予熱炉１２の内部に形成される加熱領域１３に設置される、鉄板１５によって略直方体に形成された箱形状の遮蔽筐体１６とにより構成されている。ここで、予熱炉１２は、内部の、夫々に対向する両側の内壁３５、３５に、電圧を加えることにより発熱する発熱体１４が配設されている。そして、この予熱炉１２の内部が発熱体１４により加熱される加熱領域１３となる。この発熱体１４は、内壁３５，３５の奥行き方向に直線状に配設され、上下方向で互いに平行となるように四段設けられている。ここで、発熱体１４には炭化ケイ素からなるエレマ発熱体を用いている。さらに、内部下面には、遮蔽筐体１６を、発熱体１４と接触しない位置に配することができる筐体配設部３９が設けられている。そして、前述した上面の開閉扉３４を開口し、筐体配設部３９に遮蔽筐体１６を配置した後、該開閉扉３４を閉鎖して予熱するようになっている。尚、この予熱炉１２は一般的な電気炉と同様に、開閉扉３４を閉鎖しても、外部への熱気の流出と、外部からの冷気の流入が可能となるように加熱領域１３と外部とが連通している（図示省略）。そして、加熱領域１３に配した温度センサ（図示省略）により、発熱体１４の発熱量を制御すると共に、外部に熱気を逃がしたり冷気を入れる等して、該加熱領域１３内の温度制御を行い得るようにしている。
【００２３】
また、遮蔽筐体１６は、熱伝導性金属板の鉄板１５により形成されてなる箱形状であり、上面には開口部３８（図５（イ）参照）と、該開口部３８を開口状態と閉鎖状態とのいずれかとする開閉蓋３７とを備えている。ここで、開閉蓋３７の周縁には、閉鎖時に開口部３８の開口縁と密着するパッキン１８が設けられており、このパッキン１８により密封状態を形成できるようになっている。さらに、開閉蓋３７には、該開閉蓋３７が開口部３８を閉鎖した場合に、該開閉蓋３７と開口部３８との密閉状態を保持するための保持具１９が設けられている。この開閉蓋３７を開放状態とすることにより、開口部３８から複合材用プリフォーム２の入出が可能であり、該開閉蓋３７を閉鎖状態とすることで、内部が閉鎖予熱空域１７となり、外部から遮断されることとなる。さらに、この遮蔽筐体１６の内部には、複合材用プリフォーム２を、遮蔽筐体１６に接触しない位置とし、かつ、複合材用プリフォーム２の体積に比して、残り空域の体積をほぼ同等とするための体積を有する配置テーブル３６を設置している。
【００２４】
このような予熱装置１１により、上述の複合材用プリフォーム２を予熱する。図５（イ）のように、遮蔽筐体１６の開閉蓋３７を開放して、開口部３８から２枚重ねた複合材用プリフォーム２，２を配置テーブル３６の上に配する。そして、図５（ロ）のように開閉蓋３７を閉鎖して密閉状態の閉鎖予熱空域１７を形成した後、この遮蔽筐体１６を、図５（ハ）のように、予熱炉１２内の筐体配置部３９に設置する。その後、図５（ニ）のように開閉扉３４を閉鎖して、予熱炉１２の稼動電源を入れて発熱体１４に電圧を掛け、該発熱体１４を発熱させて加熱領域１３の温度を上昇させる。ここで、本実施例にあっては、予熱炉１２による予熱温度を約５００℃とし、該予熱温度を約３時間保持する予熱条件を設定した。
【００２５】
ここで、予熱炉１２の発熱体１４が発熱し、該発熱体１４の輻射熱及び加熱領域１３の温度上昇により、遮蔽筐体１６の温度が上昇する。そして、この遮蔽筐体１６の全体の温度が上昇していくに伴って、閉鎖予熱空域１７の温度も高くなる。この閉鎖予熱空域１７は周囲の鉄板１５から発する熱により温度上昇するため、空域内はほぼ均一に加熱される。また、発熱体１４の熱が鉄板１５を介していることから、発熱体１４からの直射に比して、閉鎖予熱空域１７は安定的かつ滑らかに温度上昇することとなる。このような閉鎖予熱空域１７に配置された複合材用プリフォーム２は、全体的にほぼ均一に予熱されることとなる。
【００２６】
予熱温度約５００℃で約３時間経過すると、開閉扉３４を開放して遮蔽筐体１６を予熱炉１２から取り出す。さらに、この遮蔽筐体１６の開閉蓋３７を開放して、予熱された複合材用プリフォーム２ａを取り出す。ここで、この複合材用プリフォーム２ａは、図６（イ）のように黒色であり、図６（ロ）の拡大写真のように、予熱前の図３（ロ）と同様に、黒鉛６が焼失せずにアルミナ短繊維５と結合した状態を維持しており、予熱により黒鉛６が酸化焼失していないことが確認できた。また、この複合材用プリフォーム２ａの重量は約６５ｇであり、予熱前の複合材用プリフォーム２の重量からほとんど変化しておらず、これからも黒鉛６が酸化焼失していないことがわかる。而して、本実施例の予熱装置１１によれば、黒鉛６の酸化開始温度である約４５０℃よりも高温の約５００℃であっても、黒鉛６が酸化焼失することなく予熱することが可能である。
【００２７】
一方、予熱炉１２から取り出された複合材用プリフォーム２ａは直ちに、図７（イ）のように、高圧鋳造用の金型２７内に配される。そして、この金型２７内に約７６０℃のアルミニウム合金（ＪＩＳ  ＡＣ８Ａ）の溶湯４を所定量流し込み、高圧鋳造が行われる。この高圧鋳造には油圧プレス機３０を用いる。この油圧プレス機３０にあっては、その下部に押出部２６が設けられており、鋳造後にこの押出部２６を上方に移動させることにより、該押出部２６の上に配置された金型２７の内側に嵌合している入れ子２８を、該金型２７から取り外し可能としている。ここで、金型２７と入れ子２８は、予め約２５０℃に保持されている。そして、図７（ロ）から図７（ハ）のように、油圧プレス機３０のパンチ２９により、この溶湯４を上方向から約５００ａｔｍで直接加圧して、該溶湯４を複合材用プリフォーム２ａに含浸させる。これにより、溶湯４が複合材用プリフォーム２ａに含浸してなるアルミニウム複合層１ａと、アルミニウム合金からなるアルミニウム合金層１ｂとを一体的な積層構造体として成形し、所望の複合材１が製造される。そして、図７（ニ）のように除圧してパンチ２９を上昇させた後、押出部２６によって入れ子２８を金型２７から外して、この複合材１を取り出す。
【００２８】
（比較例）
一方、比較例として、遮蔽筐体１６を用いず、上述の予熱炉１２の加熱領域１３に、直接複合材用プリフォーム２を配して予熱を行った（図示省略）。ここで、複合材用プリフォーム２は、両内壁３５，３５の発熱体１４からほぼ等距離にある位置に置いた配置テーブル３６上に配するようにした。そして、上述の実施例と同様の、予熱温度の約５００℃で約３時間保持した後、開閉扉３４を開放し、予熱された複合材用プリフォーム２ｂを取り出す。ここで、この複合材用プリフォーム２ｂは、図８（イ）のように中心に白色部２０が生じており、この白色部２０を拡大した図８（ロ）からは黒鉛６を確認できない。すなわち、この比較例の予熱によって、黒鉛６が酸化焼失したと言える。また、この複合材用プリフォーム２ｂの重量は約５５ｇであり、予熱前の複合材用プリフォーム２の約６５ｇから約１０ｇ減少している。この重量減少分が、酸化焼失した黒鉛６であると思われる。
【００２９】
この複合材用プリフォーム２ｂを、上述の実施例と同様の高圧鋳造（図７）により、アルミニウム合金（ＪＩＳ  ＡＣ８Ａ）と複合化させる。これにより成形された複合材は、複合材用プリフォーム２ｂとアルミニウム合金とが複合化してなるアルミニウム複合層と、アルミニウム合金からなるアルミニウム合金層とからなる一体的な積層構造体である。尚、ここで、アルミニウム複合層は、上述の実施例に比して、黒鉛が酸化焼失している分だけアルミニウム合金の含浸量が増加している。
【００３０】
上述の比較例にあっては、遮蔽筐体１６を用いず、加熱領域１３に複合材用プリフォーム２を直接配した以外は、上述の実施例と同じ材料、同じ機器、同じ方法を用いており、説明は省略する。
【００３１】
次に、上述の実施例の複合材１及び比較例の複合材を、摺動特性試験によってそれぞれの耐摩耗性を調べた。
ここで、摺動特性試験は、所定の板形状とした各複合材の試験片を、自動車用エンジンオイル１０Ｗ−３０内で、各複合材のアルミニウム複合層の表面に、周速２ｍ／ｓｅｃで回転させた所定の円筒形状のクロム鋼鋼材ＳＣｒ４２０（ＪＩＳ  Ｇ  ４１０４）を、２５ＭＰａ／ｍｉｎで面圧負荷することにより行った。そして、焼き付きを生じた面圧（ＭＰａ）を測定し、この面圧値により焼き付き性を調べた。この焼き付き性を、各複合材の耐摩耗性の指標とした。その結果、実施例の複合材１は約５０ＭＰａで焼き付きを生じた。一方、比較例の複合材は約２５ＭＰａで焼き付きを生じた。これにより、本実施例の複合材１は優れた耐摩耗性を有することが確認できた。而して、本発明にかかる予熱装置１１にあっては、例え黒鉛６の酸化開始温度を超える温度（約５００℃）で予熱しても、複合材用プリフォーム２を、黒鉛６が酸化焼失することなく、かつ、ほぼ均一に予熱することができ、該黒鉛６の有する潤滑性や減衰性によって優れた耐摩耗性と振動減衰能とを発揮する複合材１を成形することができる。
【００３２】
一方、上述した実施例にあっては、複合材用プリフォーム２の体積含有率を高くした場合や、複合材用プリフォーム２の板厚を厚くした場合でも、該複合材用プリフォーム２を均一に予熱することができるから、アルミニウム合金の溶湯４を含浸した時に該溶湯４の凝固速度を安定させることができるため、鋳造時に未含浸部分が生じることを防止できる。而して、本発明の予熱装置１１によれば、様々な形態の複合材用プリフォームを、巣のない複合材として成形することが可能である。また、例えば、黒鉛や活性炭等のような酸化焼失する粒子が添加されない複合材用プリフォームにあっても、溶湯の含浸性を高め得る予熱を行うことができる。
【００３３】
また、上述した実施例にあっては、予熱装置１１が、予熱炉１２の加熱領域１３に、閉鎖予熱空域１７が形成された遮蔽筐体１６を配するようにした構成（図４）であるが、その他の構成として、図９のように、上面に開口部４６を有する遮蔽筐体４１と、該遮蔽筐体４１の開口部４６に嵌合する密閉部４５を内壁に形成した開閉扉４４を有する予熱炉４２とを備え、遮蔽筐体４１が予熱炉４２の加熱領域４３に設置された後（図９（イ））、図９（ロ）のように開閉扉４４を閉鎖することにより、遮蔽筐体４１の開口部４６に開閉扉４４の密閉部４５が嵌合し、該遮蔽筐体４１の内域を密封された閉鎖予熱空域４７とする予熱装置４０としても良い。すなわち、かかる予熱装置４０は、遮蔽筐体４１が単独で閉鎖予熱空域４７を形成できず、予熱炉４２に設置し、かつ、開閉扉４４を閉鎖することで閉鎖予熱空域４７を形成するようにしたものである。ここで、開閉扉４４の密閉部４５の、遮蔽筐体４１の開口部４６の開口縁と接触する部位には、高い密閉性を発揮するためのパッキン４８が配設されている。また、この密閉状態を保持する保冶具（図示省略）も開閉扉４４に設けられている。この予熱装置４０にあっても、上述した実施例と同様に、複合材用プリフォーム２を予熱することができるから、優れた耐摩耗性と振動減衰能とを有する複合材１を製造することができる。
【００３４】
また、上述の実施例にあっては、黒鉛６を含有させて複合材用プリフォーム２を形成したものであるが、黒鉛６の代わりに活性炭を用いて複合材用プリフォームを形成することもできる。この活性炭も、黒鉛と同様に優れた潤滑性と減衰性とを有することから、実施例と同様な複合材１を製造することが可能である。さらにまた、アルミニウム合金に代わってマグネシウム合金を含浸してなるマグネシウム複合材を製造することもできる。一方、実施例のアルミナ短繊維に代わってカーボン短繊維を用いて複合材用プリフォームを形成することも可能であり、カーボン短繊維の有する優れた比強度及び比弾性率によって高強度、高弾性率を有する複合材を製造することもできる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、上述したように、予熱炉内に熱伝導性金属板からなる遮蔽筐体を配設して、該遮蔽筐体内に密閉された閉鎖予熱空域を形成し、さらに予熱炉の内壁と遮蔽筐体との間に発熱体を配設して、閉鎖予熱空域に配された複合材用プリフォームに、発熱体から発せられた熱が遮蔽筐体を介して伝熱されるようにした予熱装置（請求項１）であるから、閉鎖予熱空域内の複合材用プリフォームをほぼ均一に予熱することができると共に、該複合材用プリフォームに接触する単位時間当りの酸素量を制限でき、予熱によって黒鉛や活性炭が酸化焼失することを防止できるため、優れた耐摩耗性と振動減衰能とを発揮できる複合材を製造することが可能である。さらに、かかる予熱装置によれば、予熱温度を、黒鉛や活性炭の酸化開始温度の約４５０℃に比して高温に設定することも可能であり、溶湯の含浸性を一層向上させることができる。また、本予熱装置は、前記のようにほぼ均一に複合材用プリフォームを予熱できるため、含浸する溶湯の凝固速度を安定化でき、板厚の比較的厚い複合材用プリフォームや体積含有率の比較的高い複合材用プリフォームにあっても、巣（空隙）の発生を防ぐことが可能である。一方、この予熱装置では、予熱炉内をアルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とする必要がなく、該不活性ガス雰囲気を形成するための設備費用やランニングコストを生じ無い。
【００３６】
このような遮蔽筐体がその内域に複合材用プリフォームを入出する開口部を有し、該遮蔽筐体を予熱炉の所定位置に設置して該予熱炉の開閉扉を閉鎖することにより、該開閉扉の内壁と遮蔽筐体の開口部とを密着させて閉鎖予熱空域を形成するようにした予熱装置（請求項２）、又は、遮蔽筐体がその内域に複合材用プリフォームを入出する開口部を有し、該開口部を閉鎖して閉鎖予熱空域を形成する密閉状態と、開放して開口状態とに変化させる開閉蓋を備えている予熱装置（請求項３）にあっては、閉鎖予熱空域を容易かつ適切に形成でき、予熱時に該閉鎖予熱空域への酸素の流入を確実に防ぎ得る。
【００３７】
また、上述の遮蔽筐体が、その内域に複合材用プリフォームを配した状態で、予熱炉内への設置及び該予熱炉内からの取り出しを行えるものであるとした予熱装置（請求項４）にあっては、比較的容易に複合材用プリフォームを取り扱うことができるため、誤って複合材用プリフォームを破損する等の事故を防止できる。
【００３８】
また、上述の遮蔽筐体が、発熱体と夫々に接触しないように、予熱炉内に設置されるようにしている予熱装置（請求項５）にあっては、発熱体から発する熱により遮蔽筐体がほぼ均一に加熱されるため、閉鎖予熱空域をほぼ均一な温度雰囲気とすることができる。
【００３９】
一方、このような閉鎖予熱空域が、複合材用プリフォームを配した状態にあって、残り空域が該複合材用プリフォームの体積に比して、ほぼ同じ体積か、又はそれより小さい体積であるようにしたものである予熱装置（請求項６）にあっては、閉鎖予熱空域に存在する酸素量をさらに少なくでき、予熱時に黒鉛や活性炭が酸化焼失することを一層防止できるため、予熱温度をさらに高温とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる複合材用プリフォーム２の成形工程を表す説明図である。
【図２】本実施形態例に供したアルミナ短繊維５、ホウ酸アルミニウムウィスカ１０、黒鉛６を表す拡大写真である。
【図３】本実施形態例の複合材用プリフォーム２を表す拡大写真である。
【図４】本実施例の予熱装置１１を表す説明図である。
【図５】本実施例の予熱装置１１による複合材用プリフォーム２の予熱工程を表す説明図である。
【図６】本実施例の予熱装置１１により予熱された複合材用プリフォーム２ａを表す拡大写真である。
【図７】本実施形態例の高圧鋳造を行う工程を表す説明図である。
【図８】比較例の、予熱炉１２内で直接予熱した複合材用プリフォーム２ｂを表す拡大写真である。
【図９】本発明にかかる他の予熱装置４０を表す説明図である。
【符号の説明】
１  複合材
２  複合材用プリフォーム
４  （アルミニウム合金の）溶湯
５  アルミナ短繊維（セラミックス短繊維）
６  黒鉛
１１  予熱装置
１２  予熱炉
１４  発熱体
１６  遮蔽体
１７  閉鎖予熱空域
３４  開閉扉
３７  開閉蓋
３８  開口部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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