(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属マトリックス複合体（ＭＭＣ）コンポーネントを作製する方法であって、
バインダを添加せずに粒子状セラミック粉末と液体キャリアを混合して、静止状態では流動できず振動を加えることによって流動するチキソトロビー特性を有するスリップを調製する段階、
前記スリップまたは注型用型に振動を加えながら、前記スリップを、実質的に稠密な状態の注型用型に導入し、振動を止めることによって固化させる段階、
前記注型用型を振動にかけてセラミック粒子から前記キャリアを分離し、前記キャリアをセラミック粒子上に浮かせ、それと同時にスリップを成形して、気孔を有し多孔性の状態であるセラミックのプリフォームを実現する段階、
前記注型用型を振動にさらすのを終了する段階、
前記液体キャリアを除去する段階、
他の成形処理にさらすことなく注型用型内でプリフォームを凝固させ、注型用型を静止位置で維持する段階、および
注型用型にマトリックス金属を流し込んで、プリフォームの気孔を充填する段階を含む方法。
【請求項２】
前記導入する段階の前および注型用型に導入する間に、スリップを振動にかける段階をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記除去する段階が、前記キャリアを前記キャリアの蒸発点よりも高い温度に加熱することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記キャリアが、水、第三ブタノール、ブタノール−２、およびアミルアルコールからなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
セラミック粉末が多モード即ち多数の粒子分布を有する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
セラミック粉末が、セラミックの炭化物、窒化物、ホウ化物、および酸化物からなる群から選択された粒子を有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
セラミック粉末が、ＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｂ4Ｃ、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＢＮ、およびＡｌ2Ｏ3からなる群から選択された粒子を有する請求項６に記載の方法。
【請求項８】
マトリックス金属が、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｍｎ、およびＣｕからなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項９】
スリップを導入する前に、プリフォームの多孔度よりも大きい多孔度の多孔質セラミック体を注型用型内に配置する段階をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
セラミック体が、わずかな厚さの板の形状を有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
セラミック体が、スリップに含まれるセラミック粒子の材料から形成された材料で作製される請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
スリップの導入前に、液体キャリアと、平均粒度が１５μｍ未満であるセラミックの微粉と、粒度１２μｍおよび３μｍ粉末の７０／３０混合物からなる群から選択された材料とから作製された乳濁液を注型用型に導入し、乳濁液を平滑にして乾燥させることによって、多孔質セラミック体を作製する請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
セラミック粉末が、スリップに含まれるセラミック粒子の材料から形成された材料で作製される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
流し込む段階の前に、プリフォームの表面領域からセラミック粒子を引き出して、少なくとも１つの構造体を生成する段階をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの構造体が、穴または溝である請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
引き出す段階の前に、プリフォームの表面領域をゆるんだ状態にする段階をさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
ゆるんだ状態にする段階が、歯切り工具または押し型を用いた表面処理によって行われる請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
引き出す段階によって形成された構造体内に、配置物を配置する段階をさらに含む請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気孔にマトリックス金属が充填されたセラミックで多孔性の状態を有するプリフォームからなる金属マトリックス複合体（以下「ＭＭＣ」と記す）コンポーネント即ち構成部品を作製する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＭＣは、プリフォームと金属が量的に異なる比で互いに埋め込まれている材料である。以下の記述では、「プリフォーム」という用語は強化材料で作られた多孔質構造体を示す。プリフォーム材料の形状は、広く様々に選択することができる。例えばプリフォームは、平面形状がランダムな（即ち、球状、角のある形状、短繊維または長繊維、あるいはウィスカの形である）単一の部分からなるものでよい。また、サイズ（即ち寸法）および多孔質構造体が異なる１つまたは複数の物体のプリフォームを提供することも可能である。
【０００３】
金属は注ぎ込まれて、個々の部分の間の空間および／または多孔質体の気孔に溶浸する。いわゆる溶浸プロセスは、実質的には鋳造プロセスであり、プリフォームの非常に狭い気孔に金属が導入される。プリフォームの材料と気孔内の金属との間のぬれ性が不十分である場合、気孔の空隙に金属を押し込まなければならない。これは、一般に圧力を加えることによって実施されており、プリフォームの気孔に金属を圧入するために、例えば気体の圧力やダイ即ち押型による機械的な圧力が液体金属に加えられる。溶浸プロセスのその他の例には、特定の圧力を加えなくてもプリフォームの気孔に金属が浸透できるような程度にまで、液体金属の表面張力を減少させることが含まれる。このタイプの溶浸プロセスは、一般に「自然溶浸」即ち「自発溶浸」と呼ばれている。金属の表面張力の減少は、液体金属と、表面張力を減少させるそれぞれの薬剤とを反応させることによって実現することができ、例えばこれらの薬剤を液体金属に混合したり、またはこれらの薬剤を液体金属の周囲雰囲気に導入することによって実現することができる。
【０００４】
液体金属の凝固は、非湿式プリフォーム−金属系の場合、偏析しないように、すなわちプリフォームに導入された金属が気孔から再度滲出しないように加圧下で実現される。
【０００５】
プリフォームの目的は、完成した複合体および／または使用したマトリックス材料に、特定のまたは特別な機械的性質、熱的性質、および電気的性質を与えることであり、この性質はプリフォームの配置および組成によって実質的に決定される。例えば、体積部分は弾性率と共に膨張係数を支配する。弾性率が高く充填密度が高いと膨張係数は低くなり、一方、弾性率が低く充填密度は同じであると、比較的膨張が大きくなり、または非常に高い体積部分を必要とする。材料の異なる組成は、例えば熱伝導率に影響を及ぼす。アルミニウムとＡｌ2Ｏ3の複合体は、ＡｌとＳｉＣの複合体よりも伝導率が十分に低い。さらに、溶浸金属のタイプが、得られるＭＭＣの機械的性質、電気的性質、および熱的性質に強い影響を与える。典型的な溶浸金属の例には、アルミニウム、マグネシウム、銅、ならびにこれらの金属の１種または複数からなる合金が含まれる。当然ながら、その他の金属または金属様の元素を同様に使用できる場合がある。
【０００６】
このようなＭＭＣコンポーネントにプリフォームとして使用することができる多孔質セラミック・コンポーネントの生成には、射出成形、高温注型、乾式プレス、フィルム・キャスティング（film casting）、真空キャスティング（vacuum casting）、スリップ・キャスティング（slip casting）など、様々な形成プロセス即ち形成方法が含まれる。上述の各プロセスは成形剤即ちバインダや潤滑剤などと共にセラミック粉末を使用し、その混合物は流動可能に作製されて、所望の形状に形成される。スリップ・キャスティングは、バインダを添加せずに実施することができる。
【０００７】
単なる例として、以下の記述では高温注型プロセス即ち高温流し込み方法についてより詳細に述べる。このプロセスでは、例えばパラフィンやワックスなどの熱可塑性樹脂（４５体積％まで）をバインダ即ち成形剤として使用し、セラミック粉末に添加する。温度を上昇させることによりこの混合物は液体になり、これによって得られた流動する塊を型に流し込む。バインダが凝固した後、プリフォームを排出し、バインダを加熱により追い出し、材料を焼結する。焼結プロセスの所要時間および選択された焼結温度によって、多孔質構造体、密閉構造体、または稠密構造体が生成される。
【０００８】
プリフォームは射出成形プロセスによって生成することもでき、バインダと配合した粉末混合物（バインダの割合は４０％まで必要とされる）をそれぞれの型に射出して、硬化させる。その後、高温注型プロセスに関して述べたのと同様の手法でバインダを除去する。
【０００９】
その他に可能であるのはセラミックスの乾式プレス・プロセスであり、流動性粉末混合物をそれぞれのプリフォームの型に充填し、ダイ即ち押型によって所望の形状に圧入する。これにより、必要とされるバインダまたは同様にプレス支援剤は、前述の高温注型プロセスに比べて複雑ではない形状をもたらすことができ、その使用量も十分に少ない。適切なバインダには、ステアリン酸塩およびパラフィンが含まれる。
【００１０】
従来のプロセスでしばしば使用されたようなバインダ、例えばステアリン酸を使用する場合、バインダを抽出する際に、一般に液体キャリア（liquid carrier）を除去した後でセラミック粒子の塊をバインダの蒸発点よりも上の温度に加熱する、という時間のかかるプロセスが必要であるという欠点があり、それに伴う高温によって成形物が変形し、周囲雰囲気の気体、特に酸素とセラミック粒子とが反応し、その結果、得られるプリフォームの性質および最終的に得られるＭＭＣコンポーネントの性質に悪影響を及ぼす望ましくない化合物になるという危険が伴う。
【００１１】
これらすべての形成プロセスまたはプリフォーム・プロセスでは、所望の形状が得られた後、一般には熱プロセスによって、必要とされる量の有機添加物を再度除去する。有機物質の割合が高い結果、このプロセスは、特に形成体が不規則な平面形状を有するときにはゆっくりとした速度で実施しなければならない。そのようにしないと、表面に亀裂が入りまたは形成されたコンポーネントに変形が生じてこの使用が不適当になるからである。バインダおよび潤滑剤の特定の添加により、それらの除去は、特定の材料および生成物に対して選択された時間表に従って３００℃から７００℃の温度で実施される。これにより、非常に正確に維持しなければならない複雑な温度プログラムおよび温度プロフィル（temperature profile）を有する窯即ち炉が必要とされる。このプロセスは、コンポーネントの複雑さによって数日を要する。また、その後に行う焼結プロセスも、できる限り最良な状態で内部張力が起こらないように、非常にゆっくりとした慎重な加熱プロフィルを必要とする。同様の配慮が、その後に行われる室温への冷却に必要とされる。
【００１２】
実施により、スリップ・キャスティングは、セラミック・コンポーネント、特にＭＭＣコンポーネント用の基礎としてプリフォームを作製するのに特に簡単なプロセスであることが示された。スリップ・キャスティングはＳｉＣからなるプリフォームの生成に特に適しているが、炭化物や窒化物、ホウ化物、酸化物、また酸窒化物などのそれらの混合物など、異なるセラミック粉末から作製されたプリフォームをスリップ・キャスティングによって同様に作製することができる。セラミック粉末用の具体的な材料には、例えばＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｂ4Ｃ、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＢＮ、およびＡｌ2Ｏ3が含まれる。
【００１３】
この明細書の中で、「スリップ」という用語は、特定の量の液体キャリア（liquid carrier）と粉末との混合物を示す。このような意味で、スリップは、例えば液体キャリアとして水が添加されたセラミック粉末を含む。液体キャリアとセラミック粉末を混合するとき、この分散液の流動限度（flow limit）は、本質的に粘稠な液体が得られる程度まで減少する。この分散液は、特定の張力より低いと完全に堅いものとして振る舞い、一方この特定の張力より高いと、いかなる抵抗もなく変形可能である。剪断力を加えると流動限度が減少し、スリップを所望の形状に注型することができる。
【００１４】
液体キャリアの割合をさらに増加させると流体スリップになり、すなわちこのスリップは、剪断力の影響を受けることなく型に流し込むことができる。
【００１５】
従来、スリップ・キャスティング・プロセスによるセラミック構造体の生成は、スリップが流動性であるかそれとも揺変性即ちチキソトロビー特性（thixotropic properties）であるかにかかわらず、２つ選択肢のうちの１つによって実施されてきた。即ち
ａ）スリップは、液体キャリア以外にバインダを含有しておらず、多孔質壁を有する２つの流し込み用型に導入される。
ｂ）スリップは、液体キャリア以外にバインダを含有し、コンシステンシーが十分に稠密な流し込み用型即ち注型用型に注入される。
【００１６】
変化形即ちバリエーションａ）では、多孔質注型用型即ち多孔質の流し込み用型は主にプラスタ（plaster）で作製されるが、セラミックおよび金属の多孔質材料も同様によいと考えられてきた。この注型用型の多孔度は、導入されたスリップから液体キャリアを抽出し、それによってスリップをわずかに成形するように意図されている。液体キャリアの抽出は、注型用型に直接接触しているスリップの領域で始まる。したがって、得られるセラミック構造体の外部層が初めに固まるので、注型用型の気孔内に依然保持されている液体の移動が妨げられ、したがって多孔質の注型用型によって実現された液体の抽出では、得られるセラミック構造体の成形度が不十分になる。その結果、取外しまたはその他の操作を可能にする十分に安定なセラミック構造体を与えるために、別の乾燥段階が必要とされる。さらに、注型用型の気孔の毛管効果の結果、液体の抽出が非常に遅くなり、全体的な生成に長くかかりすぎて経済的な懸念が生じる。この液体の抽出中、セラミック粉末の微粒子は、抽出された液体に粗粒よりも大きい程度まで同伴され、主に注型押型の底部領域で収集される。このように、最終のセラミック製品には望ましくない濃度勾配が生じる。さらに、多孔質の注型用型内には微粒子が付着する場合もあり、それによって、得られるセラミック構造体と注型用型との確実な結合が行われ、注型用型からのセラミック構造体の分離がより著しく困難になる。その他の欠点とは、得られるセラミック構造体の密度が非常にわずかなものであり、すなわちセラミック構造体の多孔度が比較的大きいということである。このセラミック構造体に、より稠密なコンシステンシーを与えるためには焼結することが必要であるが、収縮が生じてこの構造体の寸法が無視できない程度まで縮小するようになる。したがって、精密に予め規定された寸法のセラミック構造体の製造は、このタイプの方法で実現することが非常に困難である。
【００１７】
バリエーションｂ）では、注型用型内にスリップが残っている限り、液体キャリアの抽出は実現されない。むしろ、液体キャリアを凍結することによってスリップの締固めが実施される。その後、スリップを注型用型から取り外し、昇華または蒸発により乾燥させ、焼結する。この方法には短所もある。得られる構造体は、比較的小さい密度を有する。さらに、液体キャリアは、それ自体で凍結してセラミック粉末の粒子を一緒にしっかりと保持するだけではなく、注型用型の壁表面上でも凍結し、そのため注型用型からセラミック構造体を分離する際に問題が生じる。注型用型の材料を変更し、かつ／または異なるキャリア液体を使用しても、この問題を克服しそうにない。特に滑らかな状態に磨かれた注型用型表面を使用することで、より良好な結果が得られるが、製作するには複雑である。注型用型表面に離型剤を塗布することも考えられる。しかし、セラミック構造体内に異物が導入される危険性がある。
【００１８】
これまで、溶浸プロセス、すなわちプリフォームの気孔への金属の導入は、上述の手法でプリフォームを生成した後に実施しており、その場合プリフォームは、このプリフォームの生成に使用した注型用型とは異なる別の注型用型内に置かれる。したがって、プリフォームの生成および金属の溶浸からなるＭＭＣ製造プロセスには、このプリフォームを第１の注型用型から第２の注型用型に移すことに関連する問題がある。これらの問題は、主に、プリフォームを第１の注型用型から分離することの難しさ、ならびにスリップが第１の注型用型内にある間にその他の方法段階（スリップを凍結しまたは焼結すること）を提供することによって、その他の加工が可能になるように、プリフォームに十分な強度を与えることの必要性に基づいている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、前述の欠点を未然に防止した、ＭＭＣコンポーネントを作製するための改善された方法を提供することである。
【００２０】
特に、本発明の目的は、ＭＭＣコンポーネントを作製するための改善された方法であって、実施するのが簡単でより速く、なお信頼性のある方法を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
これらの目的と、以下に明らかにされるその他の目的は、バインダを添加することなく粒状セラミック粉末と液体キャリアとを混合して、チキソトロビー特性を有するスリップを調製すること、このスリップを、コンシステンシーが十分に稠密な注型用型に導入すること、キャリアがセラミック粒子から分離してセラミック粒子上に浮くことができるようにこの注型用型を振動にかけ、それと同時にスリップを成形して、気孔を有しコンシステンシーが多孔性であるセラミック・プリフォームを実現すること、注型用型を振動にさらすのを終わらせること、液体キャリアを除去すること、焼結やプレスなどの任意のその他の成形手段にさらすことなく注型用型内でプリフォームを凝固させ、この注型用型を静止状態で維持すること、および注型用型にマトリックス金属を流し込んでプリフォームの気孔に充填することによって、本発明により達成される。
【００２２】
本発明によれば、金属マトリックス複合体を作製する方法は実質的に２段階に分れ、第１の段階は多孔質プリフォームの製造を対象とし、第２の段階は、その後のマトリックス金属によるプリフォームの溶浸、すなわちプリフォームの気孔にマトリックス金属を溶浸させることを対象とし、この方法では、本発明の本質的な特徴は、両方の段階の相互の連係と、両方の段階の間の手段の変形例に存する。
【００２３】
プリフォームは注型用型内で作製され、このプリフォームはその後に行われる溶浸に向けてその注型用型の内部に残るので、溶浸前にこの注型用型からプリフォームを取り外すことはもはや必要ではなく、その結果、従来技術の方法に関連する欠点が無くなる。プリフォームは初めから終わりまで同じ注型用型内に残り、したがって特定の強度を与えるために何の手段もとる必要がなく、それによって今日まで必要とされてきたステップ即ち段階がさらに無くなる。２つの方法ステップを無くすことにより、ＭＭＣの生成が著しく簡単になって、早められる。
【００２４】
注型用型の振動によるスリップからの液体キャリアの抽出は、注型用型環境を加熱しまたは排気することによって、あるいは多孔質注型用型を使用することによって液体を抽出するという従来の方法よりも、実行するのが著しく速い。
【００２５】
スリップは、これを注型用型に導入する前または導入する間に振動させることが適している。それによって、スリップを注型用型に導入するために、スリップの容器とは別個の柄杓や杓子などの道具を使用することが省略できる。注型用型へのスリップの流し込みは、スリップの容器を傾けることによって、またはスリップの容器と注型用型の間の接続コンジット即ち接続導管内の弁を開くことによって、実現することができる。
【００２６】
本発明のその他の特徴によれば、液体キャリアの抽出は、液体キャリアの蒸発点よりも上の温度にこのキャリアを加熱することによって実現することができる。次に行う金属によるプリフォームの溶浸は、プリフォームを加熱することが必要であるので、いずれにせよそれぞれの窯即ち炉が設けられ、液体キャリアの蒸発を行うために使用することができる。吸引ユニット即ち吸引装置など、キャリア抽出用の別個の装置は不要であり、それが本発明によるＭＭＣ製造プロセスの単純化にさらに寄与する。
【００２７】
液体キャリアの好ましい物質として、水、第三ブタノール（tertiary butanol）、ブタノール−２、およびアミルアルコールを使用することができる。特に水は費用効果があり、プリフォームの形成が可能なセラミック材料の大部分に、スリップのチキソトロビー特性をもたらす。非水性キャリアはこれほど費用効果がないが、その抽出は、著しく速くより完全に実施することができる。
【００２８】
多モードの粒子分布を有するセラミック粉末を使用することが適している。このタイプのセラミック粉末は、振動にかけられると、粒子分布が単一モードであるセラミック粉末に比べて充填密度が特に高く強度がより大きいプリフォーム体になる。例えばＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｂ4Ｃ、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＢＮ、Ａｌ2Ｏ3など、セラミックの炭化物、窒化物、ホウ化物、および酸化物で作製された粒子を有するセラミック粉末を使用することも可能である。これらの材料は、異なる機械的性質、電気的性質、および熱的性質を示すが、本発明による方法で使用するのに全て適している。使用するセラミック粉末、すなわち異なるセラミック材料の混合物でもよいセラミック粉末を適切に選択することにより、得られるプリフォーム、および最終的に得られるＭＭＣ体の、機械的性質、電気的性質、および熱的性質に関する調整が可能になる。ＳｉＣを部分的にまたは全体的に含有するプリフォームにより、特に良好な熱伝導性ならびに特に高い機械的強度を示すＭＭＣコンポーネントが形成される。
【００２９】
マトリックス金属の例には、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｍｎ、およびＣｕが含まれる。またこれらの材料は、異なる機械的性質、電気的性質、および熱的性質を有するが、全て本発明による方法で使用するのに適している。様々の純粋な金属の合金でもよい溶浸金属を適切に選択することにより、得られるＭＭＣ体の機械的性質、電気的性質、および熱的性質を調整することができる。
【００３０】
本発明のその他の特徴によれば、注型用型にスリップを導入する前に、注型用型の底部上に多孔質セラミック体を置くことができ、この多孔質セラミック体は、スリップから得られるプリフォームの多孔度よりも大きい多孔度を有するものである。多孔質セラミック体は、厚さがわずかなボード形状即ち板形状であることが適している。いくつかの適用例では、ＭＭＣコンポーネントに特定の曲げを与え、またはＭＭＣプレートの均一性を精密に調整することが必要である。これは、多孔度が高いセラミック・ボードを注型用型内に配置することにより行うことができる。その結果、多孔度が異なる２つの区画を有するプリフォームが作製され、挿入されたボードの区画は、その上のスリップの区画よりも多孔度が大きい。このプリフォームに金属を溶浸する間、得られるＭＭＣコンポーネントの上部区画に比べて多孔度がより大きい底部区画により多くの金属が浸透することができ、その結果、ＭＭＣコンポーネントには、異なる構造体および異なる性質の２層が設けられる。金属の構成比が著しく高い底部層であると、ＭＭＣコンポーネント全体がその方向に曲がる（バイメタルの場合と同様の効果）。挿入されるセラミック体の厚さを適切に選択することにより、曲げの程度を調整することができる。
【００３１】
この関連では、スリップに含有されているセラミック粒子材料で作製されたセラミック体を使用することが有利であるが、それはこの場合、得られるＭＭＣコンポーネントの両区画間の相違が溶浸金属の量にのみ存するからであり、その結果、これら両区画の性質に関するこの相違をかなり容易に評価することができる。多孔質セラミック体は、スリップの導入前に、平均粒度が１５μｍ未満のセラミックの微粉または粒度が１２μｍと３μｍの粉末が７０／３０である粉末混合物と、液体キャリアとからなる乳濁液を注型用型に導入し、次いでこの乳濁液を平滑化して乾燥することにより作製できるものであることが適している。したがって多孔質セラミック体の形成は、スリップから第２のプリフォーム区画を生成するために使用したものと同じ道具（注型用型、容器など）で実行することができ、したがって本発明による方法のこの実施形態では、多孔質セラミック体を作製するために必要とされる余分な時間は本質的に無視できるものである。これにより、前述のような別のプリフォーム区画の材料からのセラミック体の形成を実現するため、スリップに含有されているセラミック粒子材料から作製されたセラミック粉末を使用することが有利である。
【００３２】
本発明のその他の特徴によれば、注入ステップの前に、セラミック粒子をプリフォームのボア即ち孔や溝などの表面領域から吸引して、構造体を生成することができる。このようにプリフォームは、著しく摩耗させることなく細工をすることができる。したがって、摩耗が少なくなった結果、技術的経費が著しく削減されるが、これは焼結プロセスの後、従来のプロセスにおいて今日まで必要とされてきたような高強度の道具を使用することがもはや必要ではないからである。セラミック粒子を除去する前、それぞれの表面領域をホブ即ち（ねじ状の）歯切り工具やダイ即ち押型などによってゆるんだ状態にすることが適している。次いで除去される材料を著しく小さい吸引力で取り出すことができ、したがって、近くの領域からセラミック粉末を不注意にも吸引してしまうという危険性が著しく低減し、輪郭が特に精密に画定された構造体を実現することができる。任意選択で、ある表面領域からセラミック粒子を除去することにより形成された構造体に、配置物またはインサート即ち差込物を挿入することが可能である。これらの配置物は、生成された構造体に溶浸金属が浸透するのを防ぎ、これらの配置物を除去した後（これは溶浸金属の除去よりも容易に実現されることであるが）、最終のＭＭＣコンポーネント内の構造体が作り出される。
【００３３】
本発明の上記およびその他の目的、特徴、および利点は、添付図面を参照しながら以下の本発明の好ましい例示的な実施形態の説明を読むことによって、より容易に明らかにされよう。
【００３４】
【発明の実施の形態】
全ての図を通し、同じ要素または対応する要素は一般に同じ参照番号で示す。
【００３５】
金属マトリックス複合体（ＭＭＣ）は、一方では多孔質状態であるセラミック・プリフォームを含み、他方ではプリフォームの気孔に導入されるマトリックス金属を含む。そのうえプリフォームの外面をマトリックス金属層で取り囲むことができ、すなわちその外面の周りに金属を注型することができる。本発明に従ってそのような金属マトリックス複合体を作製する方法は、実質的に２段階に分けられる。
【００３６】
第１の段階は多孔質プリフォームの製造を含み、第２の段階は、その後行われるマトリックス金属によるプリフォームの溶浸であり、すなわちマトリックス金属をプリフォームの気孔に溶浸させることを含む。本発明の主題は、金属マトリックス複合体の製造全体を対象とし、したがってこれら両方の段階の全体に関係する。
【００３７】
上述のように、プリフォームは、セラミック粉末のばら材料で作製することができ、このばら材料の個々の粒子間のスペーシング即ち隙間により気孔が形成されている。プリフォームは、多孔質状態である１つまたは複数の自立体部で形成される。
【００３８】
プリフォームは、チキソトロビー特性を有するスリップを調製するため、バインダを添加せずにセラミック粉末と液体キャリアを混合することによって製造する。バインダの使用を省略することによって、時間のかかるバインダの抽出が回避され、バインダの抽出に関連する問題が無くなるので、ＭＭＣ製造プロセス全体が十分に改善される。
【００３９】
チキソトロビー特性の実現は、一方では液体キャリアの材料および量に依存し、他方ではセラミック粉末に依存する。さらに、セラミック粉末の粒度および粒子分布を考慮するべきである。さらに、使用するセラミック粉末を侵さず、またはこの粉末を化学的に変質させない液体キャリアを確実に選択しなければならない。液体キャリアは室温では流動性であるべきである。この液体キャリアは２００℃よりも低い温度で蒸発し、２０℃より低い温度でのみ固体になるべきである。液体キャリアの有効寿命をより長くするために、低蒸気圧であることも目的とするべきである。蒸気圧が高いと比較的速く蒸発する可能性があり、プリフォームの製造中に濃度が変化するようになる。それにもかかわらず、このことは、温度または圧力の変化によるこれらのパラメータを持つ生成物の使用を除外することを意味しない。このような液体の例には、例えば、水、有機溶媒、一価アルコールまたは二価アルコール、有機酸が含まれる。第三ブタノールは、室温（融点２３〜２５℃）でなお固体であることが可能なその他の生成物の一例である。キャリアとして使用可能な液体に関するその他の例には、ブタノール−２およびアミルアルコールが含まれる。チキソトロビー特性は、液体キャリアのｐＨ値によってさらに影響を受け、その結果、要求されるチキソトロビー特性を調整するために、ｐＨ値を変える物質（酸または灰汁）の添加も用いることができる。
【００４０】
この情報に基づき、当業者なら必要以上の実験をすることなく、適切な量の正しい液体キャリアを各セラミック材料に対して選択できるであろう。さらに以下の表に、チキソトロビー特性を有する適切なスリップ組成物（slip composition）を例示する。
【表１】
0004801245.tif 000002
【００４１】
これらのスリップは、そのチキソトロビー特性のために静止状態では流動することができない。スリップに剪断力を加えるとき、スリップに振動を加えることによってスリップは流動することが可能になり、したがって注型用型に流し込むことができる。
【００４２】
次に図面、特に図１を見ると、本発明によるＭＭＣコンポーネントを作製する方法に関係した、多孔質プリフォームの製造を実施するための例示的な配置の概略図が示されており、特に、振動させながら注型用型にスリップを流し込む実用的な解決策を例示している。この配置は、スリップ２が入っており振動板３上に配置された容器１を含む。容器１は、容器１の下に位置付けられた注型用型５内にスリップ２が流入できるように、立てどい４に接続するための底部開口と共に形成されている。スリップ２が立てどい４から出るとき、特にスリップ２が注型用型５の内部に到達したとき、加えられた振動が停止する結果、スリップ２による注型用型５の充填が望ましくない不完全なものとならないようにするために、注型用型５を振動板６上に配置することもでき、この振動板によって注型用型５は振動にかけられ、それによってスリップ２による注型用型５の完全な充填が実現される。注型用型５は、スリップ２の導入を終えた後、少なくともある時間まで振動にさらされ、その結果スリップ２は流動性であり続け、注型用型５内に均等に広がることが可能になる。注型用型５は、スリップ２の導入中、既に連続的にまたは断続的に振動にさらされることが適している。注型用型５の振動により、スリップ２は注型用型５内を確実に均等に流動できるようになり、それによって注型用型５の完全な充填が確実に行われる。
【００４３】
代替の解決策は、注型用型５にスリップ２を導入するときに容器１を振動させるための手段が無いものであり、スリップ２を単一の塊の形で注型用型５に導入するために、杓子または柄杓を手で使用し、または例えばロボット・アームなどを用いて機械操作することにより使用することも可能である。またこの場合、注型用型５は、少なくともスリップ２を導入した後に振動させるが、好ましくは既にスリップの導入中に振動させる。
【００４４】
注型用型５は、十分に稠密な状態のものである。またこれは、従来のプロセスによって今日まで提示されてきたような、スリップ２から液体キャリアを抽出すると考えられるどのような毛管吸引作用もこの注型用型５では利用されないことを意味する。注型用型５に適する材料の例には、特に黒鉛が含まれる。
【００４５】
所期の量のスリップ２が注型用型５に完全に流し込まれ、振動にさらされることによってこの注型用型５内に均等に広がると、この時点でスリップ２を凝固させることができるが、これは単に振動を停止し、注型用型５を静止状態にしておくことによって、すなわち振動板６を制止することによって実現することができる。しかし、凝固したスリップ２は、スリップ２をプリフォーム体にかつ最終的にはＭＭＣコンポーネントに変える前に除去しなければならない液体キャリアを含有したままであり、またこのスリップ２はプリフォーム体に成形しなければならないので、本発明は、単一の段階でスリップ２から液体キャリアを抽出するとともに、残ったセラミック粉末を成形することを提案している。したがって注型用型５にスリップ２を導入し終えた後、かつスリップ２を凝固させる前に、注型用型５を振動し続け、その振動の結果、液体キャリアが上昇しながらその一方でセラミック粒子が反対方向を下に向かって移行するにつれ、スリップ２に含有される液体キャリアがセラミック粒子から分離してセラミック粒子上に浮かぶことができるようにする。このセグメント化即ち分離（segmentation）は振動によって著しく促進され、その結果プリフォーム体の形成は、スリップ２が多孔質の注型用型に流し込まれ、次いで静止状態で放置され、液体キャリアが注型用型の毛管吸引効果によって除去されるという従来のプロセスに比べて著しく速い方式で行われる。
【００４６】
振動により、セラミック粒子はさらに密接にまとまるようになり、得られるプリフォーム体の非常に高い充填密度が実現される。密接な接触により、個々の粒子間にはさらに確かな結合が生じ、プリフォーム体にはある一定の強度がもたらされる。この強度は、スリップの焼結または凍結により実現される強度よりも小さいが、本発明による手段の結果、このプリフォーム体の取り扱いに関してはさらに大きいどのような強度も必要としないので、強度が小さいことは重要ではない。
【００４７】
液体キャリアの抽出を実現するために注型用型５を振動させる時間は、主にプリフォームの体積に依存する。だいたいの目安は、プリフォームの厚さ１ミリメートル当たり振動が１分である。振動の持続時間に影響を及ぼすその他のパラメータは、プリフォームの粒子組成である。このパラメータにより、また例えばプリフォームの密度や強度などのその他のパラメータにより、２〜４分以上というさらに長い振動時間が必要とされる場合もある。振動段階によって液体キャリアが分離し、セラミック粒子が成形され、ならびにスリップ２にトラップされている即ち閉じ込められている気泡が除去される。
【００４８】
既述の高充填密度ならびにスリップ２のプリフォーム体への成形は、特にスリップ２に含有されるセラミック粉末が多モードの粒子分布を有するとき、重要な程度にまで実現される。一例は４モードの粒子分布を含み、この場合、粉末７０体積％が平均粒度７０μｍの粒子で形成され、１２．５体積％が平均粒度１３μｍで形成され、１２．５体積％が平均粒度１０μｍで形成され、１２．５体積％が平均粒度３μｍで形成される。このような多モードの粒子分布では、スリップ２の振動によって、より大きい粒子同士の間のスペースに微粉が付着され、その結果、多数の既存の空隙には相当な程度にまでセラミック材料が充填されるようになる。さらに、この振動により、注型用型５の容積全体にわたって異なるサイズの粒子が極めて均等に確実に分布する。特に、より重い大きい粒子が下に向かって降下する一方でより軽い小さい粒子がその大きい粒子の上に浮かび、それによってプリフォームの不均質な多孔度に関連する不均一な材料分布が生じ（より大きい空隙が、より小さくより軽い粒子同士の間よりも、より重い大きい粒子同士の間に形成される）、最終的に不均質なＭＭＣコンポーネントになるという従来の方法で経験したような、セラミック粉末の分離を防止する。
【００４９】
当然ながら、セラミック粉末は単一モードでもよく、その粒度は例えば３μｍでもよい。多モードの粒子分布が必要とされているのかそれとも単一モードの粒子分布が必要とされているのかにかかわらず、セラミック粉末は粒度がμｍ範囲の微粒子に限定されるべきではなく、極めて大きい粒子、すなわち粒度が１ｍｍまでの粒子を使用することができる。さらにセラミック粉末は、実質的に単一の材料で、またはいくつかの材料の混合物で形成することができる。セラミック材料に関する具体的な例には、ＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｂ4Ｃ、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＢＮ、Ａｌ2Ｏ3などの、炭化物、窒化物、ホウ化物、および酸化物が含まれる。特に有用なセラミック粉末は、粒度が無秩序なＳｉＣ粉末である。
【００５０】
振動を加えた結果プリフォーム体の上に収集された液体キャリアの除去は、プリフォームをさらに加工する前に、当業者に知られている任意の適切な方式で行うことができる。例えば液体キャリアは、真空中でパイプにより吸引除去することができ、あるいはスポンジまたは１枚の吸取紙に類似した吸収構造体を液体キャリアに接触させることにより吸引除去することができる。しかし、液体キャリアは蒸発させることが好ましく、すなわち、周囲雰囲気の温度を液体キャリアの蒸発点よりも上の温度に上昇させることによって液体キャリアを加熱する。これは、注型用型５全体を加熱することによって容易に実現できる。加熱ステップによりプリフォーム体がわずかに成形され、それによって、その後の金属による気孔の充填中に、得られるＭＭＣコンポーネントが不均質になる可能性があるプリフォーム体のいっそうの成形が防止される。
【００５１】
上述のように、液体キャリアの蒸発点は低く、したがって液体キャリアの抽出は比較的低い温度で行うことができる。このため、加熱動作を行うのに必要とされるエネルギー消費量はわずかであり、熱を加えることによる液体キャリアの抽出中にやはり加熱される注型用型５およびスリップ２に対する応力は、ごく最小限である。
【００５２】
次に図４を参照すると、プリフォームを製造するための例示的な配置の概略図が示されており、これは一般に参照番号７で示され、例えば異なる材料で作製された異なる性質を有し、かつ／または異なる多孔度を有するような２つの区画７’および７”からなる。このような２層プリフォーム７を実現するため、多孔質セラミック体１８が注型用型５の底部上に配置され、その後スリップ２が注型用型５に導入されるが、このセラミック体１８は、スリップ２から得られたプリフォームの区画７’の多孔度よりも大きい多孔度を有する。セラミック体１８は、厚さがわずかなボード即ち板として形成され、注型用型５の外側に製作でき、すなわち注型用型５内に配置されたときに堅固な状態を有することが好ましい。しかし、平均粒度が１５μｍ未満のセラミック粉末および液体キャリアからなる乳濁液を形成し、この乳濁液を注型用型５に導入し、その後スリップ２を注型用型５に流し込むことによって、多孔質セラミック体１８を製作することが好ましい。注型用型５内で乳濁液は平滑にされ、次いで乾燥され、それによってスリップ２を導入する前に、注型用型５内に多孔質セラミック体１８が形成される。
【００５３】
セラミック粉末、特に粒度が３μｍのＳｉＣ粉末を使用するとき、セラミック体１８または得られる層は約２５体積％の多孔度を有する。この多孔度は、粉末の組成を変えることによってさらに制御することができる。例えば、セラミック粉末混合物、特に７０％の割合の粒子が平均粒度１２μｍであり、３０％の割合の粒子が平均粒度３μｍであるＳｉＣ粉末混合物は、多孔度が３８体積％になる。
【００５４】
基本的に、セラミック体１８は、スリップ２から得られたプリフォームの区画７’の材料とは異なる材料を含めた任意の適切な材料で作製することができる。しかし、スリップ２に含有されるセラミック粒子材料からセラミック体１８を製造することが好ましい。したがってセラミック体１８を作製するとき、注型用型５に導入される乳濁液は、スリップ２に含有されるセラミック粒子材料で作製されたセラミック粉末を主成分とする。
【００５５】
本発明の極めて重要な特徴とは、プリフォームの製造にかかわる第１段階と、このプリフォームに金属を溶浸させることにかかわる第２段階との間の局面が修正されたプロセス・段階を提供することである。上述のように、従来の方法では、完成したプリフォームは１つの注型用型から取り出され、溶浸ステップを実行するための別の第２の注型用型に移される。プリフォームの破壊を防止するために、またその取扱いをより容易にするために、未だ抽出されていない液体キャリアを一般に焼結し、加圧し、または凍結することによってプリフォームを大いに凝固し、または堅くするように意図された手段がとられる。従来の方法とは異なり本発明による方法は、プリフォームを堅くする手段とは関係がない。そうではなく、注型用型５内でプリフォーム７を製造した後、金属の溶浸を行うためにこのプリフォーム７を注型用型５内に保持したままにする。注型用型５とそこに入っているプリフォーム体７を、溶浸を実施するための装置、例えば圧力容器や窯などの内部に配置することが必要とされるだけであり、注型用型５からプリフォーム７を取り出すことは必要ではなく、溶浸金属を注型用型５内に流し込むことができる。したがってこの注型用型５を二重に使用することにより、注型用型からプリフォーム体を取り外すことに関連する従来の方法で経験したような全ての問題が回避される。第２の注型用型の準備は必要ではなく、その結果、注型用型同士の間をプリフォームが移動するのに必要な時間を節約することができる。
【００５６】
熱を加えることによる液体キャリアの除去は、金属を溶浸させる前、プリフォーム７を加熱する間に行うことができる。注型用型５は、金属溶浸に必要とされる温度までプリフォームを加熱する間に与えていた振動を中止した直後に加熱され、それによってセラミック粒子上に浮かぶ液体キャリアが蒸発するので、熱風キャビネット中で注型用型５を別途加熱する必要がない。このように、本発明による方法は加熱ステップが１つ少ない状態で実施することができ、必須の器具（熱風キャビネット）の必要性が省かれ、したがってこの方法は、乾燥ステップに通常割り振られる時間だけ速めることができる。
【００５７】
液体キャリアを除去した後の注型用型５に入っているセラミック粉末の表面は、注型用型５の上部リムとは整合しておらず、この作製された粉末は、注型用型５のリムを超えて広がる多かれ少なかれ平坦ではない領域を有している。注型用型５と蓋８（図２ａ、図２ｂ）が確実にぴたりと閉じることができるようにするために、注型用型５の上部リムを超えて突出する過剰な粉末を、手または機械で剥ぎ取りまたは除去しなければならない。
【００５８】
上述のように、溶浸ステップは、当業者に知られている任意の適切な手法で行うことができる。溶浸ステップを実施するのに適する配置の例を図２ａおよび図２ｂに示すが、これらはガス圧溶浸法に関するものである。図２ａによる配置は、溶浸ステップが実行される圧力容器１６を含む。注型用型５は、圧力容器１６内部の脚１９を介してその底部上に配置され、プリフォーム７を収容している。圧力容器１６は、蓋８で閉じることが可能であり、その結果、圧力源１０からの圧力を加えることができる。プリフォーム７上には、溶浸金属で作製されてプリフォーム７上で溶けるように意図されたフィーダ即ち供給源またはブロック９が配置されている。ヒータ１１は圧力容器１６内に組み込まれ、プリフォーム７を加熱し金属のフィーダ９を溶融する。このフィーダ９が完全に溶融した後、圧力容器１６を圧力源１０による加圧下に設置して、液体金属をプリフォーム７の気孔の中に強制的に入れる。その後ヒータ１１を遮断し、圧力容器１６内のガス圧を維持しながら金属を凝固させる。
【００５９】
プリフォーム７の気孔は、プリフォーム７への金属の強制的な移行中に成形されてプリフォーム７内に保持された空気を含有しているので、フィーダ９の溶融前に例えば圧力容器１６を排気することによって、溶浸ステップの前にこの空気を除去し、それによって気孔に空気がトラップされないようにすることが適していると考えられる。
【００６０】
代替の配置を図２ｂに示す。図２ａに示すものに対応する部分は同一の参照番号で示し、再度説明しない。この実施形態ではヒータの準備は省略され、プリフォーム７が収容されている注型用型５ならびに金属１２は、圧力容器１６の外側の場所で加熱する。したがって金属１２は、例えば柄杓２０によって、溶融状態でプリフォーム７上に流し込む。次いで蓋８を閉め、圧力容器１６の内部を圧力源１０により加圧し、それによって液体金属をプリフォーム７の気孔に強制的に入れる。次いで金属を凝固させる。
【００６１】
両方の変形例で、注型用型５は、プリフォーム７を作製し、溶浸中にプリフォーム７を保持するために使用される。当然ながらガス圧溶浸法の代わりに、例えば機械的に圧力を加える方法（いわゆるスクイズ・キャスティング法）や自然溶浸法即ち自発溶浸法などのその他の溶浸法を使用することができる。これらの方法は当業者に一般に知られており、したがってさらに詳細には説明しない。
【００６２】
しばしばＭＭＣコンポーネントには、スルーホール即ち貫通孔、ねじ山、溝、スロット即ち細長い孔、大面積のくぼみなどの三次元構造体を設ける必要がある。既に固体であるＭＭＣ材料の表面を再仕上げすることは面倒であり、ＭＭＣ材料の研磨特性が高い結果コストが非常にかかる。よって金属を溶浸させる前に、完成したプリフォームを処理し、即ち既に所望の構造体を有するプリフォーム、すなわちプリフォームのスリップ・キャスティング中に所望の構造体にされたプリフォームを製作することがよりいっそう簡単である。
【００６３】
最終のプリフォームの処理は基本的に、成形に関する場合またはコンポーネントが未だ最終の強度を実現していない中間体の焼成もしくは成形粉の焼成の場合のグリーン処理即ち圧粉処理、またはホワイト処理（white treatment）、または最終強度の状態で焼結した後のハード処理（hard treatment）を含んだ材料除去プロセスによってのみ行うことができる。グリーン処理即ち圧粉処理では、圧粉生成物が、必要に際し取扱いに十分なわずかな強度を有することに留意するべきである。ホワイト処理（white treatment）によって、強度がより大きいコンポーネントが得られる。コンポーネントを焼結した後、すなわち稠密に焼結されたコンポーネントのハード処理（hard treatment）は、このコンポーネントの強度が十分であるために非常に難しい手法でのみ実施することができる。可能な成形プロセスには、ダイヤモンド工具を用いた磨砕、ホーニング、またはラップ仕上げが含まれる。したがって、ハード処理により形状を著しく変化させるには非常にコストがかかり、複雑なコンポーネントは本質的にもはや製作することはできない。上記方法のその他の欠点とは、その後行われる焼結ステップまたは熱成形に鑑みた、成形の後またはグリーン処理またはホワイト処理の後のサイズ即ち寸法のばらつきである。成形品が別の用途を意図するとき、すなわちＭＭＣ生成用のプリフォームとしての用途が意図されるとき、そのサイズ即ち寸法は金属の溶浸中にさらに変化するが、その理由は得られる金属層がこの成形品の周りに形成されるからである。そのうえプリフォームの保留性が、溶浸中に最終のサイズに悪影響を与える。
【００６４】
サイズの変化が複雑であることから、サイズの変化を決定し、押型の形状に必要とされる寸法について最終的に結論を下すためには経験が必要とされ、成形される部分の複雑さに応じて厄介な試験が必要とされる。したがって、複雑な形状を実現するには複雑なプレス工具を使用することが必要である。焼成中に被る変化および溶浸中のサイズの変化の結果、正確な端部測定を行うのは時間がかかると共に複雑である。成形品の材料の非対称的な分布のために、焼結中、材料内に内部張力が生じることも不都合である。複雑な形状であると、成形品に異なる材料の堆積も生じ、材料の堆積により異なる収縮プロセスが生じる。これは、例えば成形品の均一性および平行な形状に悪影響を与える反りおよび欠陥になる可能性がある。
【００６５】
所望の構造体のプリフォームを製作するために、例えば接着物、配置物、あるいはインサート１３（図１）を注型用型５の内壁に配置することが可能であり、それらの位置では注型用型５にスリップ２を導入する前にこれらの構造体が設けられるべきであり、この場合、配置物１３は、生成される構造体に実質的に対応する形状を有している。配置物１３は、例えばアルミニウム、黒鉛、黒鉛／アルミニウムで作製することができる。注型用型５にスリップ２を流し込む間、このスリップ２は配置物１３の周りに注型され、それによってこれらの配置物１３の領域にはスリップ２が無いように、したがってプリフォーム材料が無いように保たれる。引き続き行われる溶浸プロセスの間、溶浸金属は配置物１３の周りに注型され、その結果これらの領域には溶浸金属も無いように保たれる。ＭＭＣを生成し、注型用型５からこのＭＭＣコンポーネントを取り外した後、例えば穴あけや突出し、押出しによって配置物１３を取り除くと、完成したＭＭＣコンポーネントはこれらの配置物１３の位置に所望の表面を備える。
【００６６】
ＭＭＣコンポーネント内に配置物１３を残し、それのみに作用させることも可能である。これは、適切には金属、好ましくはアルミニウムで作製された配置物１３に穴をあけまたは切り込むことができる貫通孔およびねじ山を、望み通りに製作するという状況では興味あることである。当然ながら、貫通孔を製作するために、配置物１３としてスチール・ボルトまたは黒鉛ボルトを使用することも可能であり、この場合ボルトは、注型用型５からＭＭＣコンポーネントを取り外した後にＭＭＣコンポーネントから押し出される。
【００６７】
しかし、構造体を形成するというこの選択は、注型用型５の壁面で圧迫されるＭＭＣコンポーネントの表面でのみ可能である。注型用型５は一方の側が開放されており（図１、２ａ、２ｂ）、したがってプリフォーム７は、配置物１３を配置することによって構造体を設けることができない表面１４を有する。表面１４での構造体の形成は、プリフォーム７の気孔に金属を導入する前に、表面１４の領域からセラミック粒子を引き出して穴や溝などの構造体を作り出すことによって、本発明により実現することができる。特に図３を参照すると、プリフォーム７に構造体をもたらすための例示的な配置の概略図が示されている。この配置は吸引ノズル１５を含み、このノズルは、表面１４からセラミック粒子をたたき出して引き出していくために、負圧下で矢印２６により示される空気流を発生させるためのものである。吸引ノズル１５は、精密な動作と正確な表面構造体の生成を行うため、ＣＮＣ制御によって操作することができる。直径、形状、負圧の程度に関してノズル１５を適切に寸法決めすることによって、広く様々な構造体１７、例えば種々の断面（方形、正方形、円形、長円形など）を有する貫通孔や盲孔を製作することができる。構造体１７の形状に影響を与えるその他のパラメータには、吸引力（時間単位当たりの空気の量）、ならびに粉体層にノズル１５が降下していく速度が含まれる。ノズル１５が一定の吸引力で非常に速く降下する場合、その吸引力は不十分であり、形成された構造体内に粉末残渣が残る。ノズルが非常にゆっくりと粉体層に降下する場合、粉末はホール即ち穴を取り囲む領域からたたき出され、大きすぎて平坦ではないホールになる。
【００６８】
特に正確に画定された輪郭を有する構造体１７を確実にするには、実際の吸引プロセスを行う前に、プリフォーム７の除去されるべき領域の材料をゆるんだ状態にすることが適している。これは、例えばホブ即ち歯切り工具やダイ即ち押型などを使用することによって、これらの領域を機械的に処理することにより行うことができる。このような前処理の後では、除去する材料を十分に小さい吸引力で引き出すことができ、それによって、吸引の影響を受けないままにするべき領域がより良好に保護される。したがってこれらの領域から粒子をうっかり吸引するようなことは十分に防止される。
【００６９】
これらの処理プロセスは、プリフォームが本発明により製作されるという手法であるので役に立つ。これらのプリフォームは、ノズル１５を用いてセラミック粒子を除去することが可能であるような低い強度を有するにすぎないが、それでも形成される構造体の側壁は確実に安定に残って崩壊しない。ゆるんだ状態で流し込まれたセラミック材料の場合のようにプリフォームの強度が低すぎたとしたら、非常に多くのセラミック粒子が空気流によって運び去られ、かつ／または得られた構造体の壁が崩壊することになるので、精密に画定された領域の除去は可能ではなくなる。一方、強度が高すぎると、材料は十分に除去されなくなる。
【００７０】
金属を溶浸させる前、構造体１７に配置物またはインサートを詰めて、溶浸金属によるキャスティング即ち流し込みを防止する。溶浸ステップの終了後、例えば穴あけや突出しなどの機械的処理によって配置物を除去することができる。また、この構造体に詰めることなく溶浸を実施することも可能であり、したがってこの構造体には溶浸金属が充填されることになる。しかし配置物のように、溶浸金属を機械的に処理することによってその後除去することができ、その結果、得られるＭＭＣコンポーネントに所望の構造体が与えられる。
【００７１】
配置物は、容易に加工することができる黒鉛で作製することができる。スルーホール即ち貫通孔の製作は、実質的に２つの方法で行うことができる。セラミック粒子をスルーホールの領域内で吸引除去し、プリフォーム７に得られたホール即ち孔に黒鉛の配置物を詰め、またはその配置物を詰めずに、その後で溶浸を行う。溶浸後、溶浸金属または配置物を穴あけによって除去する。代わりの方法として、スチール・ボルトを配置物として使用し、プリフォームの溶浸後にそれを引き出すことができる。
【００７２】
本発明について、金属マトリックス複合体（ＭＭＣ）コンポーネントの作製方法として実施したものとして図示し説明してきたが、本発明の精神から逸脱することなく様々な修正および構造体の変更を行うことができるので、示された詳細に限定されるものではない。
【００７３】
新規なものとして請求し、特許によって保護されることを望むものは、上記特許請求の範囲に記載する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＭＭＣコンポーネントを作製する方法に関係した、多孔質プリフォームの製造を実施するための、例示的配置の概略図である。
【図２ａ】本発明によるＭＭＣコンポーネントを作製する方法に関係した、金属による多孔質プリフォームの溶浸を実施するための、例示的配置の概略図である。
【図２ｂ】金属を多孔質プリフォームに溶浸させるステップの変形例を示す概略図である。
【図３】プリフォームの形成後にプリフォームに構造体を与えるための、例示的配置の概略図である。
【図４】２区画からなるプリフォームを製造するための、例示的配置の概略図である。
【符号の説明】
１  容器
２  スリップ
３  振動板
４  立てどい
５  注型用型
６  振動板
７  プリフォーム
８  蓋
９  フィーダまたはブロック
１０  圧力源
１１  ヒータ
１２  金属
１３  配置物
１４  表面
１５  吸引ノズル
１７  構造体
１８  多孔質セラミック体
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
0004801245.tif 000005
【図３】
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【図４】
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