(57)【要約】【課題】ヤング率が高く、比重が小さくかつ機械加工が容易で破壊靭性値の大きい材料を供給すること。【解決手段】化学式９Ａｌ２Ｏ３・２Ｂ２Ｏ３で表されるほう酸アルミニウムの粒子を５０〜７５体積％含むアルミニウム基複合材料を作製すること。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学式９Ａｌ２Ｏ３・２Ｂ２Ｏ３で表されるほう酸アルミニウムの粒子を５０〜７５体積％含むアルミニウム基複合材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量でヤング率が大きく、かつ、機械による切削加工性に優れた材料に関するものであり、高速で移動し、かつ位置決め精度の高いロボットハンドやＸ−Ｙテーブルやチップマウンターなどの割り出し板などに供されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来ロボットハンドやＸ−Ｙテーブルに利用されている材料は、鉄合金のものやアルミニウム合金が主流であり、特に高ヤング率を必要とするものは、アルミナの焼結品があった。鉄合金は、ヤング率は比較的高いが比重が大きくて高速で移動するには慣性力が働き、位置精度に難点があった。アルミニウム合金は軽量ではあるがヤング率が低いので高速で移動させると振動が起り、やはり位置精度に難点があった。そこで、アルミナの焼結品が高ヤング率で比較的比重が小さいことから多用されるようになった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アルミナの焼結品は非常な難加工材であり機械加工コストが極めて大きくなってしまうし、割れ易く又、比重も３．９とそれ程小さくない。従って、本発明が解決しようとする課題は、ヤング率が高く、比重が小さくかつ機械加工が簡単で割れ難い材料を供給することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、化学式９Ａｌ２Ｏ３・２Ｂ２Ｏ３で表されるほう酸アルミニウムの粒子を５０〜７５体積％含むアルミニウム基複合材料を製作することにより解決できる。即ち、ほう酸アルミニウム（四国化成工業株式会社製：アルボライト）の硬さは、モース硬さ１０段階表示では７であり又、アルミニウムと複合した場合、ヤング率が１５０〜２１０Ｇｐａとなりさらに複合した時の比重は２．８３〜２．９０である。このものの加工はＪＩＳ  Ｇ  ４４０４のＳＫＳ１１を使った工具でも容易に加工できる。
【０００５】
一方過去において、ほう酸アルミニウムウィスカーとアルミニウム合金の複合材料が提案されている。例えば特開平４−３０５０９９では曲げ弾性率が１０、５００ｋｇｆ／ｍｍ２〜１３、０００ｋｇｆ／ｍｍ２となっているがこれはウィスカー形状であるのでほう酸アルミニウムの体積率が低く抑えられてしまっていることに起因している。本発明は、ヤング率を高くするために粒子形状のほう酸アルミニウムを採用することとした。これにより、ほう酸アルミニウムの体積率が５０〜７５％と大きくできる。
【０００６】
他方アルミナセラミックスでは、モース硬さ１０段階表示では９であり、ヤング率が２５０〜３００Ｇｐａとなり、比重は３．９前後である。このアルミナの加工は、ダイヤモンド工具以外に可能となるものはないので、又加工途中に割れが発生する可能性が高く、機械加工によるコストは極めて高いものとなる。
【０００７】
機械加工コストを考慮しないで、ロボットハンドやＸ−Ｙテーブルやチップマウンターなどの割り出し板のように高速で移動し、かつ位置決め精度の高い部材に必要な特性は、ヤング率が高く比重が小さいこと、即ちヤング率を比重で徐した比ヤング率の大きさが重要な特性値ということになる。
【０００８】
表−１に鉄材、アルミニウム材、アルミナセラミック材、及び本発明によるほう酸アルミニウム−アルミニウムの比ヤング率の比較を示す。
2004353049.tif 000002
【０００９】
比ヤング率を単純に比較すると、アルミナセラミック焼結品の方が特性は優れているが、機械加工コストさらには、セラミックの破壊靭性を加味して、総合的に判断すると本発明の複合材料の方が利用し易い。本発明品は破壊靭性値では、アルミナセラミックの３倍以上の値を有しているので、構造材料としては本発明の方が優れている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の材料の製造方法及び加工方法を述べる。高圧鋳造用の金型内に、鉄板で作成した直方体の容器の上面を除いたものの中にほう酸アルミニウム粒子を加圧力を利用して充填し、６００〜８００℃に鉄板製の容器ごと予備加熱したものを設置し、その上から溶融アルミニウム合金を注ぎ、高圧にて鋳造する。凝固冷却後、ほう酸アルミニウム粒子とアルミニウム合金からなる複合材料を切り出して本発明の材料を得る。この材料から、ロボットハンドやＸ−Ｙテーブルやチップマウターなどを通常の工具を使用して、所望の形状に切削加工して部材を完成させる。
【００１１】
より具体的に実施例を示す。ＳＳ４００の厚さ２．３ｍｍの鉄板で上面以外は構成されている高さ１５０ｍｍたての長さ２５０ｍｍ、横の長さ１３０ｍｍの直方体の容器（１）の中に粒度１００〜１５０μｍのほう酸アルミニウム粒子（２）を乾燥状態で充填し、加圧力５０Ｍｐａで加圧して図−１に示すように高さ１００ｍｍの粉体層を得た。これを７００℃予備加熱し図−２に示すような金型（３）に設置し、７００℃に溶けているＪＩＳ  ＡＣ１Ａ（６）を注ぎ、加圧パンチ（４）にて７７Ｍｐａにて加圧した。５分後、ノックアウトパンチ（５）を作動させて図−３の鋳造物を得た。これを通常の金属鋸刃を用いて、図−４の本発明のほう酸アルミニウムの複合材料を得た。こののち、やはり通常の金属鋸刃で図−５のように切断しさらに図−６−１（側面図）、図−６−２（平面図）に示すようなウエハー搬送用のロボットハンドをＪＩＳ  Ｇ  ４４０４のＳＫＳ１１の工具で機械加工して得た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に使用するほう酸アルミニウム粒子を充填した鉄容器の断面図。
【図２】本発明の実施例に使用する高圧鋳造する時に用いる金型及び金型内の断面図。
【図３】本発明の実施例で得られた高圧鋳造物の断面図。
【図４】本発明の実施例で得られたアルミニウム基複合材料。
【図―５】本発明のアルミニウム基複合材料のウエハー搬送用のロボットハンドの素材図。
【図―６―１】本発明を利用したウエハー搬送用のロボットハンドの側面図。
【図―６―２】本発明を利用したウエハー搬送用のロボットハンドの平面図。
【符号の説明】
１  鉄容器
２  充填されたほう酸アルミニウム粒子
３  高圧鋳造用主金型
４  高圧鋳造用パンチ
５  高圧鋳造用ノックアウト
６  アルミニウム合金湯
６´アルミニウム合金
７  ほう酸アルミニウム粒子とアルミニウムからなる複合材料
【図１】
2004353049.tif 000003
【図２】
2004353049.tif 000004
【図３】
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【図−４】
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【図−５】
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【図−６−１】
2004353049.tif 000008
【図−６−２】
2004353049.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月11日(2003.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の材料の製造方法及び加工方法を述べる。高圧鋳造用の金型内に、鉄板で作成した直方体の容器の上面を除いたものの中にほう酸アルミニウム粒子を加圧力を利用して充填し、600〜800℃に鉄板製の容器ごと予備加熱したものを設置し、その上から溶融アルミニウム合金を注ぎ、高圧にて鋳造する。凝固冷却後、ほう酸アルミニウム粒子とアルミニウム合金からなる複合材料を切り出して本発明の材料を得る。この材料から、ロボットハンドやX―Yテーブルやチップマウンターなどを通常の工具を使用して、所望の形状に切削加工して部材を完成させる。