(57)【要約】本発明は、アルミニウム（Ｂ）または類似の金属マトリックスの中に均質に分散した、約１ミクロンから約２０ミクロンに含まれるサイズの、ベリリウム（Ａ）または類似の粒で構成された、ベリリウム−アルミニウム複合材料または類似のものに関するものであって、その特徴は、前記複合材料の表面の一つが、金属（Ａ）の粒の表面上での消滅のために、ミクロンサイズの非常に高度の多孔性に富む表面であることを特徴としている。本発明はまた、予め含浸された、塗装された、あるいは接着された部材を製造するに際して、該複合材料を準備する方法やそれを使用することにも関係する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム（Ｂ）または類似の金属マトリックス中に均質に分散した、約１ミクロンから約２０ミクロンのサイズのベリリウム（Ａ）または類似の粒で構成された、ベリリウム−アルミニウム複合材料または類似のものの表面準備方法であり、その特徴は、前記複合材料の一表面を化学的手段により選択的に侵蝕して、ベリリウム（Ａ）の前記粒を選択的に溶かし、それにより前記複合材料の前記表面がミクロンサイズの非常に多孔性に富むものになるようにすることを特徴とする、表面準備方法。
【請求項２】
複合材料は３８％のアルミニウムと６２％のベリリウムを含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
得られた表面は、少なくとも６０％の多孔性であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
化学的手段による侵蝕はエッチングで実現され、特に、好適には２から５％に希釈した硫酸溶液を用いることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
化学的手段による侵蝕溶液には、更に界面活性タイプの添加剤、または金属マトリックス（Ｂ）の腐食防止剤を含ませることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
粉末冶金の方法によって、ベリリウム−アルミニウム複合材料または類似のものを前もって入手する手順を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
アルミニウム（Ｂ）または類似の金属マトリックス中に均質に分散した、約１ミクロンから約２０ミクロンのサイズのベリリウム（Ａ）または類似の粒で構成されたベリリウム−アルミニウム複合材料または類似のものであって、その特徴は、前記複合材料の表面の一つが、金属（Ａ）の粒が表面から消滅していることから、ミクロンサイズの非常に多孔性に富む表面であり、前記表面の前記多孔性は、請求項１から６のいずれか一つに記載の方法で得られるものであることを特徴とする、ベリリウム−アルミニウム複合材料または類似のもの。
【請求項８】
複合材料は、３８％のアルミニウムと６２％のベリリウムを含んでいることを特徴とする、請求項７に記載の複合材料。
【請求項９】
前記表面は、少なくとも６０％の多孔性であることを特徴とする、請求項７または８に記載の複合材料。
【請求項１０】
前記多孔質は、少なくとも約５０ミクロンの厚さにわたって拡がっていることを特徴とする、請求項７から９のいずれか一つに記載の複合材料。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれか一つに記載の複合材料による物品。
【請求項１２】
請求項７から１０のいずれか一つに記載の複合材料を含む物品。
【請求項１３】
予め含浸させた部材、塗装部材、鏡、熱交換装置、または光電子工学や航空宇宙分野における構造パネルを製造する為の、請求項７から１０のいずれか一つに記載の複合材料の使用。
【請求項１４】
手順ｃ１）請求項７から１０のいずれか一つに記載の複合材料のミクロンサイズの非常に多孔性に富む表面を、熱硬化性の接着樹脂のフィルムによって被覆加工すること、を含むことを特徴とする、請求項７から１０のいずれか一つに記載の複合材料から予め含浸させた部材を製造する方法。
【請求項１５】
先行する下記の手順：
ａ１）請求項７から１０のいずれか一つに記載の複合材料のミクロンサイズの非常に多孔性に富む乾燥した表面を、熱硬化性の接着樹脂と適合可能な溶剤の薄いフィルムで、上塗りし、
ｂ１）手順ａ１）で得られた上塗りを施した前記表面の微小細孔の空隙のガス抜きすること、及び、後に続く、ｄ１）溶剤を蒸発させること、を含むことを特徴とし、
また、手順ｂ１）で得られた上塗りされた表面の上に手順ｃ１）が実施されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
手順ｃ１）で得られる被覆加工された前記表面の微小細孔の空隙のガス抜きを後で行う手順を含むことを特徴とする、請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
ａ２）樹脂の自己支持性のフィルムを、請求項７から１０のいずれか一つに記載の複合材料のミクロンサイズの非常に多孔性に富む乾燥した表面上に、位置決めし、
ｂ２）予め含浸させたフィルムを得るように、前記自己支持性のフィルムをプレスする、という手順を含むことを特徴とする、請求項７から１０のいずれか一つに記載の複合材料から予め含浸させた部材を製造する方法。
【請求項１８】
自己支持性のフィルムは、１００から３００ｇ／ｍ２に含まれる表面密度であることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
手順ｂ２）は、一次吸引による減圧によって被せられた柔軟な膜の作用により、一次真空の下で行われることを特徴とする、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
請求項７から１０のいずれか一つに記載の複合材料から塗装された部材の準備方法であって、その特徴は、請求項７から１０のいずれか一つに記載の複合材料のミクロンサイズの非常に多孔性に富む乾燥した表面を、塗装によって上塗りする手順を含み、場合によっては、前記塗装された表面の微小細孔の空隙のガス抜きが続くことを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記請求項７から１０のいずれか一つに記載の複合材料のミクロンサイズの非常に多孔性に富む乾燥した表面を、塗料と適合性のある溶剤の薄いフィルムによって上塗りし、上塗りされた前記表面の微小細孔の空隙のガス抜きをする、前もった手順を含むことを特徴とし、塗料で上塗りする該手順は、そのようにして得られた表面上で行うことを特徴する、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、特にベリリウム−アルミニウム複合材料の、表面処理に関するものであり、表面をミクロンサイズの細孔が非常に多数あるようにし、予め含浸させた部材や構造パネルの製造、もしくは接着前または塗装タイプの上塗りの前に表面を整えるのに役立つようにするものである。
【０００２】
航空宇宙部門で用いられる複合材料は、一般的にアルミニウム製の蜂の巣状構造物（ＮＩＤＡ）の上に、複合材料製の二枚の皮膜を接合し、接着することによって構造パネルを製造するために用いられる。
【０００３】
炭素繊維を主成分とする複合材料製の皮膜使用についての多くの応用例においては、電気伝導性または熱伝導性、表面処理等が問題となる。
【０００４】
ベリリウム−アルミニウム複合材料は、特に衛星搭載用などの、熱学の分野で広範に用いられているが、それは、該ベリリウム−アルミニウム複合材料が衛星や高性能航空機の構造部材に対し、高い性能の熱力学特性を示すからである。そのため、ベリリウム−アルミニウムの薄いシートが次のような力学的特徴、特に熱学的特徴をもたらし、多くの面で、炭素繊維を主成分とする複合材料と比肩しうるようになる。
・非常に高い耐性（ヤング率１９３）
・最高の力学的特性（力学的強度２７６ＭＰａで破断強度３４４ＭＰａ）
・非常に軽いこと（密度２．１）
・非常によい熱伝導性（２１０Ｗ／ｍＫ）
・非常に高い比熱（１５０６Ｊ／ｋｇＫ）
・良好な電気伝導性（４９％ＩＡＣＳ）
【０００５】
ベリリウム−アルミニウムは、このような熱力学的特性について非常に有利であるものの、加工及び接合については非常に困難がある。その使用について必要とされる独特の技術の活用は、鑞付けとレーザーあるいは電子照射による溶接のような費用のかかるものであることが多い。
【０００６】
更に、構造パネル製造のための薄いシート（もしくは皮膜）の接合は、接着によって行われるが、蜂の巣状構造物上への接着の際に、完全な密着を得るために、表面の最高の準備が必要となる。このような密着は実際には、例えばＢＲ（登録商標）１２７のようなタイプの一次コイルの被覆加工により得られるのであり、それにより、後に用いられる接着樹脂の密着を助長する。
【０００７】
同様に、塗装タイプの上塗りを適用する場合には、一次コイルの設置は不可欠である。
【０００８】
ベリリウム−アルミニウム複合材料の構造は、金属マトリックスの複合材料の構造であり、アルミニウムマトリックスから成っていて、該アルミニウムマトリックスの中に約１ミクロンから約２０ミクロンのサイズのベリリウムの粒が均質に分散している。
【０００９】
驚くべきことに、本出願の発明者等が発見したところによると、複合材料の表面にあるベリリウムの粒子を化学的手段により選択的に除去することによって、ベリリウム−アルミニウム複合材料の表面を準備することが可能であった。
【００１０】
そのため、この方法は、上塗りや塗装のような接着剤を完全に定着させられる微小細孔のある表面を得ることを可能にするが、それは、接着剤が表面の微小細孔内に浸透するおかげである。一般的に、この方法では、微小サンドブラストのような長時間の準備や、ほとんどの場合に用いられる一次コイルの使用などの完全な除去により、これら複合材料の上塗り作業を単純化する。
【００１１】
それゆえ、本発明が関係する表面準備方法は、アルミニウム（Ｂ）または類似の金属マトリックス中に均質に分散した、約１ミクロンから約２０ミクロンのサイズのベリリウム（Ａ）または類似の粒で構成された、ベリリウム−アルミニウム複合材料または類似のものの表面準備方法であり、その特徴は、前記複合材料の一表面を化学的手段により選択的に侵蝕して、ベリリウム（Ａ）の前記粒を選択的に溶かし、それにより前記複合材料の前記表面がミクロンサイズの非常に多孔性に富むものになるようにすることを特徴とする。
【００１２】
本発明の用語の意味としては、「ベリリウム−アルミニウム複合材料または類似のもの」とは、ベリリウム−アルミニウム複合材料と同様の構造をもつ全ての複合材料のことであり、つまり、マトリックスとは別の金属（Ａ）の粒から構成されており、特にそのサイズは約１ミクロンから約２０ミクロンの間であるが、それよりも大きくてもよく、別の金属（Ｂ）のマトリックス中に均質に分散し、前記金属（Ａ）は、当該金属（Ｂ）に触れることなく、化学的手段により選択的に溶かすことができる。
【００１３】
ベリリウム−アルミニウム複合材料または類似のものは、粉末冶金によって得られ、好適な方法は静定プレスや押し出し成形の手順によるものであるが、鍛造、圧延や加工が続き得る。
【００１４】
本発明の個別の実施態様においては、ベリリウム−アルミニウム複合材料が重要である。このタイプの複合材料はＢＲＵＳＨ　ＷＥＬＬＭＡＮ社から購入可能である。ベリリウム−アルミニウム複合材料は、３８％のアルミニウムと６２％のベリリウムを含んでいるのが好適である。
更に詳細には、ＢＲＵＳＨ　ＷＥＬＬＭＡＮ社が製錬したＡｌＢｅＭｅｔ（登録商標）１６２がある。この複合材料はシート状にするのが好適である。
【００１５】
本発明の用語としての意味では、「化学的手段による選択的侵蝕」は、金属（Ｂ）との比較で金属（Ａ）を選択的に侵蝕することができる化学的侵蝕の全てのことである。金属（Ａ）の侵蝕速度は、金属（Ｂ）の侵蝕速度の３００から４００倍早いことが好適である。
【００１６】
本発明のもう一つの実施態様においては、特に複合材料がベリリウム−アルミニウム複合材料である場合には、化学的手段による選択的侵蝕はエッチングで行うのが好適であり、しかもその際に、２から５％で希釈した硫酸溶液を用いるのが更に好適である。
【００１７】
硫酸の希釈率、溶液の温度と、この方法の実施時間が、溶液の侵蝕速度の調節を可能にし、それゆえ、微小細孔に富む表面が拡がる厚みをも調節することもできる。
【００１８】
化学的手段による侵蝕溶液には、更に界面活性タイプの添加剤、または金属（Ｂ）の腐食防止剤を含ませるのが好適である。特に、金属（Ｂ）がアルミニウムである場合には、この腐食防止剤はＨＴＭＡもしくはクロム酸塩でよい。
【００１９】
本発明の用語としての意味では、「ミクロンサイズの非常に多孔性に富む表面」は、マトリックス（Ｂ）に触れることなく金属（Ａ）の粒を選択的に取り除いた、ベリリウム−アルミニウム複合材料または類似のものの表面全てのことである。前記表面の多孔度は少なくとも６０％であるのが好適である。この表面の孔隙は、約１ミクロンから約２０ミクロンの間のサイズであるのが好適である。この多孔性は、少なくとも約５０ミクロンの厚み、できれば約１００ミクロンの厚みにわたって拡がっているのが更に好適である。
【００２０】
特に本発明の方法は、この複合材料の一つまたは複数の表面に対して応用でき、それにより、ミクロンサイズの非常に多孔性に富む表面を得るようにする。
【００２１】
本発明はまた、アルミニウム（Ｂ）または類似金属の金属マトリックスの中に均質に分散した、約１ミクロンから約２０ミクロンに含まれるサイズのベリリウム（Ａ）または類似金属の粒から構成される、ベリリウム−アルミニウム複合材料にも関するものであって、その特徴は、前記複合材料の表面の一つが、ミクロンサイズの非常に多孔性に富む表面であり、前記表面の前記多孔性は、本発明による化学的手段による選択的侵蝕方法で実現可能なものであることを特徴とする。
【００２２】
更に、本発明は、本発明による複合材料でできた全ての物品に、また本発明による複合材料を含む全ての物品に関するものである。
【００２３】
本発明はまた、予め含浸させた部材、塗装された部材、鏡、熱交換装置または光電子工学や航空宇宙分野における構造パネルを製造する為に本発明による複合材料を使用することにも関するものである。
【００２４】
本発明は更に、本発明による複合材料から予め含浸させた部材を製造する方法に関するものでもある。
【００２５】
この方法は、特に、以下の二つの方法により実施可能である。
第一の可能性としては、この方法は以下の手順を含む。
ａ１）熱硬化性の接着樹脂の性質と粘性に応じて、本発明による複合材料のミクロンサイズの非常に多孔性に富む乾燥した表面を、前記樹脂の納入業者の推奨に従って、前記熱硬化性の接着樹脂と適合可能な溶剤の薄いフィルムで、場合によっては上塗りする。
ｂ１）手順ａ１）で得られる上塗りされた前記表面の微小細孔の空隙を、好適には一次真空の下で、溶剤の毛細管現象により微小細孔の中に入りやすくなるように、場合によってはガス抜きを行う。
ｃ１）本発明による複合材料のミクロンサイズの非常に多孔性に富む表面の熱硬化性の接着樹脂のフィルムで被覆加工する。それに伴って、場合によっては、前記樹脂の粘性に応じて、前記被覆加工した表面の微小細孔の空隙をガス抜きする。
ｄ１）場合によっては前記溶剤を、好適には自然に、蒸発させる。これは、樹脂に複合材料の表面に単独で定着させることを可能にし、また前記樹脂が前記表面の微小細孔の中に浸透するおかげで、この定着は最高になる。
【００２６】
好適には、手順ａ１）の溶剤のフィルムは、スクレーパーを通すことによる余剰物の脱水のおかげで、１００ミクロン程度の厚さになる。
【００２７】
好適には、熱硬化性の接着樹脂は、ＨＥＸＣＥＬＬ社が供給するＨｙｓｏｌ（登録商標）９３４タイプのものである。
【００２８】
樹脂の粘性が高く、その表面の微小細孔の中に独力で浸透できない場合には、手順ａ１）で、それを微小細孔の中に既に存在する溶剤によって希釈することができ、それにより、該樹脂を浸透させることができる。
【００２９】
第二の可能性としては、この方法は以下の手順を含む。
ａ２）樹脂の自己支持性のフィルムを、本発明による複合材料のミクロンサイズの非常に多孔性に富む乾燥した表面上に、位置決めする。
ｂ２）予め含浸させたものを得るように、前記自己支持性のフィルムをプレスする。
【００３０】
好適には、この自己支持性のフィルムは、１００から３００ｇ／ｍ２の間の表面密度をもつ。それは特に、ＨＥＸＣＥＬＬ社が供給するタイプ３１２または３１９の樹脂付きのＲＥＤＵＸ（登録商標）タイプのフィルムであってよい。
【００３１】
好適には、手順ｂ２）は、一次真空を用いることによって実施し、自己支持性のフィルムの樹脂を、本発明による複合材料の非常に多孔性に富む乾燥した表面の上に完全に被せるようにする。更に好適には、その全体を、一次吸引による減圧によって被せられた柔軟な膜の作用により、圧力をかけた状態に維持する。
【００３２】
本発明はまた、本発明による複合材料に基づいて塗装された部材の準備方法に関するものでもあって、下記の手順を含むことを特徴とする。
・塗装の性質と粘性に応じて、本発明による複合材料のミクロンサイズの非常に高度の多孔性に富む乾燥した表面を、前記塗装の納入業者の推奨に従って、前記塗料と適合可能な溶剤の薄いフィルムで、場合によっては上塗りし、
・上塗りされた上記表面の微小細孔の空隙を、好適には一次真空の下で、溶剤を微小細孔の中に毛細管現象により入りやすくなるように、場合によってはガス抜きを行い、
・本発明による複合材料のミクロンサイズの非常に高度の多孔性に富む表面の塗装によって上塗りし、その後で場合によっては、塗装された前記表面の微小細孔の空隙のガス抜きを行う。
【００３３】
前述したのと同様、溶剤によって上塗りする第一の手順が有益なのは、複合材料の表面の微小細孔の中に単独で浸透するには、その塗装が余りに粘性が高すぎるか、多すぎる場合に限られる。
【００３４】
本発明は添付図面を参照することにより、更によく理解されるだろう。
−図１は、本発明による複合材料の表面の微小細孔のある構造を示す。
−図２は、本発明による予め含浸させた部材の第二の可能性による製造方法を示す。
【００３５】
以下の実施例は、非制限的な例として例示される。
手順１：本発明による複合材料の製造
３８％のアルミニウムと６２％のベリリウムを含むＢｒｕｓｈ　Ｗｅｌｌｍａｎ社製のＡｌＢｅＭｅｔ（登録商標）１６２の０．４ないし０．７ｍｍのシートを、エッチングによる表面処理にかける。この作業は、そのシートを４０℃で二時間、２％に希釈した硫酸溶液に浸すことによって行われるが、該溶液にはアルミニウムの腐食防止剤としてクロム酸塩が含まれている。
【００３６】
そのようにして、本発明の複合材料のシートを得るが、その表面には６２％を越える多孔性があり、細孔のサイズは、ベリリウム粒の平均粒度で１から約１０ミクロンの間である（図１）。
【００３７】
この多孔性は、複合材料内部へ深さ１００ミクロンで拡がっている。
【００３８】
該多孔性は、表面のベリリウム粒全てを選択的に取り除くことによるものである。
【００３９】
このように処理されたシートは、蒸留水で濯がれ、ついでに、８０℃の乾燥炉で乾燥させる。
【００４０】
手順２：本発明による複合材料から予め含浸させた部材の製造
【００４１】
例１：第一の可能性
手順１で得られたシートを、溶剤浴に浸す。これは、多孔質の表面に溶剤を含浸させることを目的とし、該表面に毛細管現象によって溶剤が浸透する。使用される溶剤は、Ｈｙｓｏｌ（登録商標）９３４樹脂と適合性のあるもので、この樹脂の溶剤としてＨＥＸＣＥＬＬ社が推奨しているものである。該樹脂を、つぎに少しの間一次真空におき、それによって、このように覆われた表面の微小細孔の空隙のガス抜きを行い、それらの微小細孔内を溶剤が毛細管現象によって完全に満たすことを確実にする。
【００４２】
つぎに急いで、溶剤の乾燥前に、ＨＥＸＣＥＬＬ社のＨｙｓｏｌ（登録商標）９３４樹脂の厚さ１００ミクロン程度のフィルムの噴霧、またはスクレーパーで散布することにより、シートは被覆加工され、溶剤を蒸発させる時間、数バールの圧力の窒素で保管する。
【００４３】
例２：第二の可能性
手順１で得たシートは、ＨＥＸＣＥＬＬ社が販売する自己支持性フィルムＲＥＤＵＸ（登録商標）で上塗りされ、該フィルムは、タイプ３１２または３１９の樹脂が含まれ（１２０℃で重合化したのが３１２で、３１９は１２０℃を越える温度で重合化したもの）、表面密度は１００ｇ／ｍ２である。
【００４４】
上塗りは次のように行う。
自己支持性のフィルム（３）は、手順１で得たＡｌＢｅＭｅｔ（登録商標）１６２のシート（１）の上に位置付けられ、その全体を一次真空に置いて、保護フィルムを別の表面に残したままで、樹脂表面（３）をシート表面（１）の上に完全に被せる。
【００４５】
その全体は、一次吸引（４）による減圧によって被せられた柔軟な膜（２）の作用により、圧力をかけた状態に維持される（図２）。
【００４６】
予め含浸させたシートの使用例
手順２の例１または２で得られたシートは、すぐに使用できるようにになっている。自己支持性の熱硬化性フィルムの場合には、そのあと、フィルムを強制的に冷蔵庫の中に、樹脂の納入業者に指定された有効期間を遵守して保存しなければならない。
【００４７】
このようにして得られたシートは、炭素複合材料の分野で見いだされる予め含浸された製品に完全に比肩しうるものであり、パネルの製造方法は、その場合、下記と同一のものである。
・予め含浸されたシートを切り分ける。
・蜂の巣状構造物（ＮＩＤＡ）を切り分ける。
・適切な用具を用いてＮＩＤＡの各面の上に皮膜を取り付ける。
・接着樹脂の納入業者が指定する温度で乾燥炉により従来の方式で焼成する。
【００４８】
本発明により表面の準備を行ったシートは、予め含浸させたシートの製造に先立って、適切な用具を用いて、予め切りわけておいても、そうしなくてもよいということは明らかである。
【００４９】
結局のところ、塗装または熱光学的な上塗りの作業は、そのように製作されたパネルの外面上で行いやすくなる。
【００５０】
構造パネルはまた、大きなサイズの鏡の製作にも役に立ちうる。
【国際公開パンフレット】
2004506095.tif 000002
2004506095.tif 000003
2004506095.tif 000004
2004506095.tif 000005
2004506095.tif 000006
2004506095.tif 000007
2004506095.tif 000008
2004506095.tif 000009
2004506095.tif 000010
2004506095.tif 000011
2004506095.tif 000012
2004506095.tif 000013
2004506095.tif 000014
2004506095.tif 000015
2004506095.tif 000016
2004506095.tif 000017
2004506095.tif 000018
【国際調査報告】
2004506095.tif 000019
2004506095.tif 000020
2004506095.tif 000021
2004506095.tif 000022