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JP5653154B2 - Metal-ceramic composite material and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description

本発明は金属−セラミックス複合材料およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a metal-ceramic composite material and a method for producing the same.

セラミックス粉末またはセラミックス繊維と金属との複合材料の製造方法の1つである加圧浸透法によれば、セラミックス粉末もしくは繊維、または、セラミックス成形体に対して溶融したアルミニウム等の金属を加圧浸透させる(特許文献1参照)。   According to the pressure infiltration method, which is one of the methods for producing ceramic powder or a composite material of ceramic fiber and metal, the metal such as aluminum melted into the ceramic powder or fiber or the ceramic molded body is infiltrated under pressure. (See Patent Document 1).

当該方法によれば、セラミックス成形体等にアルミニウムを浸透させることにより作成された金属−セラミックス複合材料を覆う余剰金属が除去される必要がある。   According to this method, it is necessary to remove excess metal that covers the metal-ceramic composite material created by infiltrating aluminum into a ceramic molded body or the like.

特開2010−083715号公報JP 2010-083715 A

しかし、複合材料の表面部分とともに余剰金属を除去しようとすると、成形体におけるセラミックス充填率が高いために超硬工具では作業が困難であり、高価なダイヤモンド工具により長時間をかけて除去作業が行われる必要がある。また、複合材料の形状によっては、余剰金属が超硬工具により除去された上で、複合材料の一部がダイヤモンド工具によって除去される必要がある。このため、工具破損および作業時間の延長による作業コストの増加という問題が生じてしまう。   However, when removing excess metal together with the surface portion of the composite material, it is difficult to work with cemented carbide tools due to the high ceramic filling rate in the compact, and the removal work takes a long time with expensive diamond tools. Need to be In addition, depending on the shape of the composite material, it is necessary to remove a part of the composite material with the diamond tool after the excess metal is removed with the carbide tool. For this reason, the problem of an increase in work cost due to tool breakage and extension of work time occurs.

そこで、本発明は、金属−セラミックス複合材料を覆う余剰金属の除去作業の容易を図ることができる金属−セラミックス複合材料を製造する方法等を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the method etc. which manufacture the metal-ceramic composite material which can aim at the removal operation | work of the surplus metal which covers a metal-ceramic composite material easily.

前記課題を解決するための本発明の金属−セラミックス複合材料の製造方法は、離型材としての板状粒子または平板結晶を含むスラリーを多孔質のセラミックス成形体の表面に塗布した上で当該スラリーを乾燥することにより当該離型材を前記セラミックス成形体の表面に付着させ、前記セラミックス成形体に溶融金属を加圧浸透させた上で冷却することにより、余剰金属により覆われた金属−セラミックス複合材料を得て、前記余剰金属を前記離型材とともに前記金属−セラミックス複合材料から除去することを特徴とする。   The manufacturing method of the metal-ceramic composite material of the present invention for solving the above-described problems is obtained by applying a slurry containing plate-like particles or plate crystals as a release material on the surface of a porous ceramic molded body, and then applying the slurry. The mold release material is adhered to the surface of the ceramic molded body by drying, and the metal-ceramic composite material covered with surplus metal is cooled by pressurizing and injecting molten metal into the ceramic molded body. The excess metal is removed from the metal-ceramic composite material together with the release material.

本発明の方法によれば、複合材料と余剰金属との間に介在している板状粒子が離型材の役割を果たすため、余剰金属が複合材料の表面から容易に除去されうる。   According to the method of the present invention, since the plate-like particles interposed between the composite material and the surplus metal serve as a release material, the surplus metal can be easily removed from the surface of the composite material.

本発明者が得た知見によれば、セラミックス成形体に対する離型材(板状粒子)の塗布量が0.005[g/cm2]未満である場合、塗布ムラが生じてしまい、板状粒子による離型効果が損なわれてしまう。その一方、セラミックス成形体に対する離型材(板状粒子)の塗布量が0.05[g/cm2]を超えた場合、板状粒子がセラミックス成形体への溶融金属の浸透の障害になる。 According to the knowledge obtained by the present inventors, when the amount of the release material (plate-like particles) applied to the ceramic molded body is less than 0.005 [g / cm 2 ], coating unevenness occurs, and the plate-like particles The mold release effect due to is impaired. On the other hand, when the amount of the release material (plate-like particles) applied to the ceramic molded body exceeds 0.05 [g / cm 2 ], the plate-shaped particles hinder the penetration of the molten metal into the ceramic molded body.

そこで、前記セラミックス成形体に対する前記離型材の塗布量を0.005〜0.05[g/cm2]の範囲内に調節することが好ましい。特に0.01〜0.03[g/cm2]の範囲であればアルミニウムの未浸透や剥離材の効果不足のような事態が起こらず、安定的に離型性が発現される。 Therefore, it is preferable to adjust the amount of the release material applied to the ceramic molded body within a range of 0.005 to 0.05 [g / cm 2 ]. In particular, when it is in the range of 0.01 to 0.03 [g / cm 2 ], a situation such as non-penetration of aluminum or insufficient effect of the release material does not occur, and the releasability is stably expressed.

前記セラミックス成形体に付着した状態の前記離型材の全体気孔率が55〜70%であり、細孔径分布が第1範囲としての0.01〜1[μm]および第2範囲としての10〜100[μm]のそれぞれにおいて1つのピークを示し、かつ、全体気孔率のうち前記第1範囲に属する細孔が30〜70[%]を占める一方、前記第2範囲に属する細孔が5〜35[%]を占めるように、前記離型材を前記セラミックス成形体の表面に塗布することが好ましい。   The overall porosity of the release material attached to the ceramic molded body is 55 to 70%, the pore diameter distribution is 0.01 to 1 [μm] as the first range, and 10 to 100 as the second range. In each [μm], one peak is shown, and among the total porosity, pores belonging to the first range occupy 30 to 70 [%], while pores belonging to the second range are 5 to 35 It is preferable to apply the mold release material to the surface of the ceramic molded body so as to occupy [%].

本発明の金属−セラミックス複合材料の製造方法の概要説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Outline explanatory drawing of the manufacturing method of the metal-ceramics composite material of this invention.

本発明の一実施形態としての金属−セラミックス複合材料およびその製造方法について説明する。   The metal-ceramic composite material and the manufacturing method thereof as one embodiment of the present invention will be described.

まず、図1(a)に示されているように板状粒子(または平板結晶)2を含むスラリー2’が、セラミックス成形体1’の表面に塗布される。スラリー2’がセラミックス成形体1’の表面に刷毛で塗布されるほか、スラリー2’がセラミックス成形体1’の表面に向かって噴霧されてもよい。   First, as shown in FIG. 1 (a), a slurry 2 'containing plate-like particles (or tabular crystals) 2 is applied to the surface of the ceramic molded body 1'. In addition to applying the slurry 2 'to the surface of the ceramic molded body 1' with a brush, the slurry 2 'may be sprayed toward the surface of the ceramic molded body 1'.

続いて、スラリー2’が乾燥されるが、当該乾燥過程で板状粒子2が、その長手方向がセラミックス成形体1’の表面に平行になるように配向する。この結果、たとえば図1(b)に示されているように、上下面がセラミックス成形体1’の表面に平行になるように配向し、かつ、上下方向に積み重なった状態で(層状に)板状粒子2がセラミックス成形体1’の表面に付着する。   Subsequently, the slurry 2 'is dried. During the drying process, the plate-like particles 2 are oriented so that the longitudinal direction thereof is parallel to the surface of the ceramic molded body 1'. As a result, for example, as shown in FIG. 1 (b), the plates are oriented (layered) in a state in which the upper and lower surfaces are oriented so as to be parallel to the surface of the ceramic molded body 1 ′ and stacked in the vertical direction. The shaped particles 2 adhere to the surface of the ceramic molded body 1 ′.

続いて、図1(c)に示されているように溶融金属3’が板状粒子2同士の間隙を通じてセラミックス成形体1’に加圧浸透させられる(下向矢印参照)。この際、板状粒子2の上下方向の間隙は狭いので、溶融金属3’が当該間隙に入り込むことはほとんどない。その後、溶融金属3’および成形体1’が冷却されることにより、中間製品として余剰金属3により覆われている複合材料1が得られる。   Subsequently, as shown in FIG. 1 (c), the molten metal 3 ′ is pressed and infiltrated into the ceramic formed body 1 ′ through the gap between the plate-like particles 2 (see the downward arrow). At this time, since the vertical gap of the plate-like particles 2 is narrow, the molten metal 3 ′ hardly enters the gap. Thereafter, the molten metal 3 ′ and the molded body 1 ′ are cooled to obtain the composite material 1 covered with the surplus metal 3 as an intermediate product.

そして、図1(d)に示されているように、余剰金属3が離型材としての板状粒子2とともに複合材料1の表面から除去されることにより(上向矢印参照)、最終製品としての金属−セラミックス複合材料1が得られる。   And as FIG.1 (d) shows, the surplus metal 3 is removed from the surface of the composite material 1 with the plate-shaped particle | grains 2 as a mold release material (refer upward arrow), As final product A metal-ceramic composite material 1 is obtained.

(実施例)
(第1実施例)
(セラミックス成形体)
セラミックス成形体が、セラミックス粉末として2種類のSiC粉末が用いられて作成された。一方は、レーザー散乱法により測定されるメジアン径が81[μm]である市販の#180のSiC粉末である。他方は、レーザー散乱法により測定されるメジアン径が28[μm]である市販の#500のSiC粉末である。これら2種類のSi粉末が、#180:#500=7:3の重量比率で混合され、水およびバインダー(シリカゾル)と混合された。混合時間は10〜20[hr]の範囲における任意の時間に設定されうる。
(Example)
(First embodiment)
(Ceramic compact)
A ceramic molded body was prepared using two types of SiC powder as ceramic powder. One is a commercially available # 180 SiC powder having a median diameter of 81 [μm] measured by a laser scattering method. The other is a commercially available # 500 SiC powder having a median diameter of 28 [μm] measured by a laser scattering method. These two types of Si powders were mixed at a weight ratio of # 180: # 500 = 7: 3 and mixed with water and a binder (silica sol). The mixing time can be set to any time in the range of 10 to 20 [hr].

スラリー状のSiCが型に流し込まれ、水分が除去された後でこの型から外された予備成形体が、大気中で1000[℃]で熱処理されることによりセラミックス成形体が作成された。熱処理温度は10〜30[℃]の範囲に調節されていればよい。   After the slurry-like SiC was poured into the mold and the moisture was removed, the preformed body removed from the mold was heat-treated at 1000 [° C.] in the atmosphere to produce a ceramic molded body. The heat treatment temperature should just be adjusted in the range of 10-30 [degreeC].

セラミックス原料としては、SiCのほか、Al2、AlN等が用いられてもよい。 As the ceramic raw material, Al 2 O 3 , AlN or the like may be used in addition to SiC.

成形体の形状は任意であるが、直方体(たとえば、高さ100[mm]、横幅700[mm]、縦幅400[mm])の1つの側面に直方体状(たとえば、高さ70[mm]、横幅360[mm]、縦幅110[mm])の凹部が形成されている成形体が作成された。   The shape of the molded body is arbitrary, but is a rectangular parallelepiped (for example, height 70 [mm]) on one side of a rectangular parallelepiped (for example, height 100 [mm], width 700 [mm], length 400 [mm]). , A compact having a recess having a width of 360 [mm] and a width of 110 [mm] was formed.

(離型材)
離型材として雲母粉末(山口雲母工業社製。平均粒径(板状結晶の長手方向の大きさを意味する。以下同じ。)16[μm])が用いられ、溶媒としてのイソプロピルアルコールによってスラリー化された。なお、溶媒としてはエタノール等が用いられてもよい。セラミックス成形体に対する板状粒子(離型材)の塗布量が0.005[g/cm2]に調節された。
(Release material)
Mica powder (manufactured by Yamaguchi Mica Kogyo Co., Ltd., average particle size (meaning the size in the longitudinal direction of the plate crystal; the same applies hereinafter) 16 [μm]) is used as the release material, and slurried with isopropyl alcohol as the solvent. It was done. In addition, ethanol etc. may be used as a solvent. The coating amount of the plate-like particles (release material) on the ceramic molded body was adjusted to 0.005 [g / cm 2 ].

セラミックス成形体に付着した状態の離型材の全体気孔率は55〜70%の範囲内にある。また、当該離型材の細孔径分布は、第1範囲としての0.01〜1[μm]および第2範囲としての10〜100[μm]のそれぞれにおいてピークを示す。さらに、離型材の全体気孔率のうち、第1範囲に属する細孔が39[%]を占め、第2範囲に属する細孔が11[%]を占めている。細孔径分布は水銀圧入法により測定された。   The overall porosity of the release material attached to the ceramic molded body is in the range of 55 to 70%. In addition, the pore size distribution of the release material shows a peak in each of 0.01 to 1 [μm] as the first range and 10 to 100 [μm] as the second range. Further, among the total porosity of the release material, the pores belonging to the first range account for 39 [%], and the pores belonging to the second range account for 11 [%]. The pore size distribution was measured by mercury porosimetry.

第1範囲(0.01〜1μm)に属する細孔は、板状粒子2同士の重なり方向の隙間C1に由来するものである(図1(b)参照)。細孔径分布の第2範囲(10〜100μm)に属する細孔は、板状粒子2同士の横の隙間C2に由来するものである(図1(b)参照)。分布の範囲は板状粒子2の粒径やアスペクト比(縦と横の比率)に影響を受ける。   The pores belonging to the first range (0.01 to 1 μm) are derived from the gap C1 in the overlapping direction of the plate-like particles 2 (see FIG. 1B). The pores belonging to the second range (10 to 100 μm) of the pore diameter distribution are derived from the lateral gap C2 between the plate-like particles 2 (see FIG. 1B). The range of distribution is affected by the particle size and aspect ratio (vertical / horizontal ratio) of the plate-like particles 2.

(加圧浸透)
金属としての鋳造用アルミニウム合金であるAC3A合金(Si成分:10〜13[%])を溶融状態でセラミックス成形体に浸透させた。浸透圧は10[MPa]とされた。なお、アルミニウム合金に代えてアルミニウムが浸透させられてもよい。
(Pressure penetration)
An AC3A alloy (Si component: 10 to 13%), which is an aluminum alloy for casting as a metal, was infiltrated into the ceramic molded body in a molten state. The osmotic pressure was 10 [MPa]. In place of the aluminum alloy, aluminum may be infiltrated.

(アルミニウムの除去)
凹部を除く複合材料を覆うアルミニウムが厚さ1〜5[mm]程度残るように超硬工具(たとえば切断機)により除去された。また、たがね等の先端が平らな工具を用いた手作業によりアルミニウムがさらに除去された。凹部におけるアルミニウムについては、ネジ穴が切られた上でそこにボルトが差し込まれ、ボルトを手掛かりとしてアルミニウムが凹部から引き抜かれるように手作業で除去された。
(Aluminum removal)
The aluminum covering the composite material excluding the recesses was removed by a cemented carbide tool (for example, a cutting machine) so that a thickness of about 1 to 5 [mm] remained. Further, the aluminum was further removed by manual work using a tool having a flat tip such as chisel. About the aluminum in a recessed part, after the screw hole was cut, the volt | bolt was inserted there and it was removed by hand so that aluminum might be extracted from a recessed part using a volt | bolt as a clue.

(第2実施例)
セラミックス成形体に対する離型材の塗布量が0.02[g/cm2]に調節された。セラミックス成形体の表面に付着している離型材の全体気孔率のうち、第1範囲に属する細孔が51[%]を占め、第2範囲に属する細孔が19[%]を占めている。これ以外は第1実施例と同一条件下で複合材料が製造された。
(Second embodiment)
The amount of the release material applied to the ceramic molded body was adjusted to 0.02 [g / cm 2 ]. Of the entire porosity of the release material adhering to the surface of the ceramic molded body, the pores belonging to the first range account for 51 [%], and the pores belonging to the second range account for 19 [%]. . Except for this, the composite material was manufactured under the same conditions as in the first example.

(第3実施例)
セラミックス成形体に対する離型材の塗布量が0.03[g/cm2]に調節された。セラミックス成形体の表面に付着している離型材の全体気孔率のうち、第1範囲に属する細孔が43[%]を占め、第2範囲に属する細孔が25[%]を占めている。アルミニウム合金のセラミックス成形体に対する浸透圧は20[MPa]に調節された。これ以外は第1実施例と同一条件下で複合材料が製造された。
(Third embodiment)
The amount of the release material applied to the ceramic molded body was adjusted to 0.03 [g / cm 2 ]. Of the entire porosity of the release material adhering to the surface of the ceramic molded body, the pores belonging to the first range account for 43 [%], and the pores belonging to the second range account for 25 [%]. . The osmotic pressure with respect to the ceramic molded body of the aluminum alloy was adjusted to 20 [MPa]. Except for this, the composite material was manufactured under the same conditions as in the first example.

(第4実施例)
セラミックス成形体に対する離型材の塗布量が0.04[g/cm2]に調節された。セラミックス成形体の表面に付着している離型材の全体気孔率のうち、第1範囲に属する細孔が58[%]を占め、第2範囲に属する細孔が29[%]を占めている。アルミニウム合金のセラミックス成形体に対する浸透圧は20[MPa]に調節された。これ以外は第1実施例と同一条件下で複合材料が製造された。
(Fourth embodiment)
The amount of the release material applied to the ceramic molded body was adjusted to 0.04 [g / cm 2 ]. Of the entire porosity of the release material adhering to the surface of the ceramic molded body, the pores belonging to the first range account for 58 [%], and the pores belonging to the second range account for 29 [%]. . The osmotic pressure with respect to the ceramic molded body of the aluminum alloy was adjusted to 20 [MPa]. Except for this, the composite material was manufactured under the same conditions as in the first example.

(第5実施例)
離型材(板状粒子)として窒化ホウ素粉末(電気化学社製。平均粒径9[μm])が用いられた。セラミックス成形体に対する離型材の塗布量が0.01[g/cm2]に調節された。セラミックス成形体の表面に付着している離型材の全体気孔率のうち、第1範囲に属する細孔が55[%]を占め、第2範囲に属する細孔が9[%]を占めている。これ以外は第1実施例と同一条件下で複合材料が製造された。
(5th Example)
Boron nitride powder (manufactured by Electrochemical Co., Ltd., average particle size 9 [μm]) was used as the release material (plate-like particles). The amount of the release material applied to the ceramic molded body was adjusted to 0.01 [g / cm 2 ]. Of the total porosity of the release material adhering to the surface of the ceramic molded body, the pores belonging to the first range account for 55 [%], and the pores belonging to the second range account for 9 [%]. . Except for this, the composite material was manufactured under the same conditions as in the first example.

(第6実施例)
セラミックス成形体に対する離型材の塗布量が0.02[g/cm2]に調節された。セラミックス成形体の表面に付着している離型材の全体気孔率のうち、第1範囲に属する細孔が49[%]を占め、第2範囲に属する細孔が14[%]を占めている。これ以外は第5実施例と同一条件下で複合材料が製造された。
(Sixth embodiment)
The amount of the release material applied to the ceramic molded body was adjusted to 0.02 [g / cm 2 ]. Of the total porosity of the release material adhering to the surface of the ceramic molded body, the pores belonging to the first range account for 49 [%], and the pores belonging to the second range account for 14 [%]. . Except for this, a composite material was manufactured under the same conditions as in the fifth example.

(第7実施例)
セラミックス成形体に対する離型材の塗布量が0.03[g/cm2]に調節された。セラミックス成形体の表面に付着している離型材の全体気孔率のうち、第1範囲に属する細孔が61[%]を占め、第2範囲に属する細孔が20[%]を占めている。アルミニウム合金のセラミックス成形体に対する浸透圧は40[MPa]に調節された。これ以外は第5実施例と同一条件下で複合材料が製造された。
(Seventh embodiment)
The amount of the release material applied to the ceramic molded body was adjusted to 0.03 [g / cm 2 ]. Of the entire porosity of the release material adhering to the surface of the ceramic molded body, the pores belonging to the first range account for 61 [%], and the pores belonging to the second range account for 20 [%]. . The osmotic pressure of the aluminum alloy with respect to the ceramic molded body was adjusted to 40 [MPa]. Except for this, a composite material was manufactured under the same conditions as in the fifth example.

(第8実施例)
セラミックス成形体に対する離型材の塗布量が0.05[g/cm2]に調節された。セラミックス成形体の表面に付着している離型材の全体気孔率のうち、第1範囲に属する細孔が59[%]を占め、第2範囲に属する細孔が31[%]を占めている。アルミニウム合金のセラミックス成形体に対する浸透圧は40[MPa]に調節された。これ以外は第5実施例と同一条件下で複合材料が製造された。
(Eighth embodiment)
The amount of the release material applied to the ceramic molded body was adjusted to 0.05 [g / cm 2 ]. Of the entire porosity of the release material adhering to the surface of the ceramic molded body, the pores belonging to the first range account for 59 [%], and the pores belonging to the second range account for 31 [%]. . The osmotic pressure of the aluminum alloy with respect to the ceramic molded body was adjusted to 40 [MPa]. Except for this, a composite material was manufactured under the same conditions as in the fifth example.

表1には、前記した第1〜第8実施例のそれぞれの金属−セラミックス複合材料の製造条件がまとめて示されている。「離型性」の欄における「○」は、5つのリブ内のアルミニウムが手作業によって除去されえたことを意味している。   Table 1 summarizes the manufacturing conditions of the metal-ceramic composite materials of the first to eighth examples. “◯” in the “Releasability” column means that the aluminum in the five ribs could be removed manually.

Figure 0005653154
Figure 0005653154

(比較例)
(第1比較例)
離型剤を用いないほかは第1実施例と同一条件下で複合材料が製造された。
(Comparative example)
(First comparative example)
A composite material was produced under the same conditions as in Example 1 except that no release agent was used.

(第2比較例)
セラミックス成形体に対する離型材の塗布量が0.001[g/cm2]に調節された。離型材の全体気孔率は70%を超えている。これ以外は第1実施例と同一条件下で複合材料が製造された。
(Second comparative example)
The amount of the release material applied to the ceramic molded body was adjusted to 0.001 [g / cm 2 ]. The overall porosity of the release material exceeds 70%. Except for this, the composite material was manufactured under the same conditions as in the first example.

(第3比較例)
セラミックス成形体に対する離型材の塗布量が0.08[g/cm2]に調節された。離型材の全体気孔率は55%未満である。これ以外は第1実施例と同一条件下で複合材料が製造された。
(Third comparative example)
The amount of the release material applied to the ceramic molded body was adjusted to 0.08 [g / cm 2 ]. The overall porosity of the release material is less than 55%. Except for this, the composite material was manufactured under the same conditions as in the first example.

(第4比較例)
離型材として板状でなく、粒状であるSiC粒子を用い、塗布量が0.05[g/cm2]に調節された。離型材の全体気孔率は55%未満である。このSiC粒子の細孔径分布は、離型材の全体気孔率のうち第1範囲に属する細孔が69[%]を占め、第2範囲に属する細孔が2[%]を占める。これ以外の浸透条件は第1実施例と同一条件下で複合材料が製造された。
(Fourth comparative example)
The release agent was made of SiC particles that are not plate-like but granular, and the coating amount was adjusted to 0.05 [g / cm 2 ]. The overall porosity of the release material is less than 55%. In the pore size distribution of the SiC particles, the pores belonging to the first range occupy 69 [%] and the pores belonging to the second range occupy 2 [%] of the entire porosity of the release material. Except for this, the composite material was manufactured under the same conditions as in the first example.

(第5比較例)
離型材として板状でなく、粒状であるSiC粒子を用い、塗布量が0.05[g/cm2]に調節された。離型材の全体気孔率は55%未満である。このSiC粒子の細孔径分布は、離型材の全体気孔率のうち第1範囲に属する細孔が10[%]を占め、第2範囲に属する細孔が49[%]を占める。これ以外の浸透条件は第1実施例と同一条件下で複合材料が製造された。
(Fifth comparative example)
The release agent was made of SiC particles that are not plate-like but granular, and the coating amount was adjusted to 0.05 [g / cm 2 ]. The overall porosity of the release material is less than 55%. In the pore size distribution of the SiC particles, the pores belonging to the first range occupy 10 [%] and the pores belonging to the second range occupy 49 [%] of the entire porosity of the release material. Except for this, the composite material was manufactured under the same conditions as in the first example.

(第6比較例)
セラミックス成形体に対する離型材の塗布量が0.04[g/cm2]に調節された。ただし、第4実施例とは異なる粒径の板状粒子を用いた。この細孔径分布は、離型材の全体気孔率のうち第1範囲に属する細孔が57[%]を占め、第2範囲に属する細孔が7[%]を占める。また、板状粒子の全体気孔率が54%である。これ以外の浸透条件は第1実施例と同一条件下で複合材料が製造された。
(Sixth comparative example)
The amount of the release material applied to the ceramic molded body was adjusted to 0.04 [g / cm 2 ]. However, plate-like particles having a particle size different from that of the fourth example were used. In this pore size distribution, the pores belonging to the first range occupy 57 [%] and the pores belonging to the second range occupy 7 [%] of the entire porosity of the release material. The overall porosity of the plate-like particles is 54%. Except for this, the composite material was manufactured under the same conditions as in the first example.

(第7比較例)
セラミックス成形体に対する離型材の塗布量が0.04[g/cm2]に調節された。ただし、第4実施例および第6比較例とは異なる粒径の板状粒子を用いた。この細孔径分布は、離型材の全体気孔率のうち第1範囲に属する細孔が43[%]を占め、第2範囲に属する細孔が15[%]を占める。また、板状粒子の全体気孔率が76%である。これ以外の浸透条件は第1実施例と同一条件下で複合材料が製造された。
(Seventh comparative example)
The amount of the release material applied to the ceramic molded body was adjusted to 0.04 [g / cm 2 ]. However, plate-like particles having a particle diameter different from those in the fourth example and the sixth comparative example were used. In this pore size distribution, the pores belonging to the first range account for 43 [%] and the pores belonging to the second range account for 15 [%] of the total porosity of the release material. The overall porosity of the plate-like particles is 76%. Except for this, the composite material was manufactured under the same conditions as in the first example.

表2には、前記した第1〜第7比較例のそれぞれの金属−セラミックス複合材料の製造条件がまとめて示されている。「離型性」の欄における「×」は、5つのリブ内のアルミニウムが手作業によって除去されえなかったこと、アルミニウムが途中で破損したこと等を意味している。また、未浸透とは浸透後の複合材料にアルミニウムが浸透していない箇所が見られたことを示している。   Table 2 summarizes the manufacturing conditions for the metal-ceramic composite materials of the first to seventh comparative examples. “X” in the column of “Releasability” means that the aluminum in the five ribs could not be removed manually, the aluminum was broken in the middle, and the like. Further, non-penetrating means that a portion where aluminum did not permeate the composite material after permeation was observed.

Figure 0005653154
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本発明の方法によれば、複合材料1と余剰金属3との間に介在している板状粒子2が離型材の役割を果たすため、余剰金属3が複合材料1の表面から容易に除去されうる(図1(d)参照)。   According to the method of the present invention, since the plate-like particles 2 interposed between the composite material 1 and the surplus metal 3 serve as a mold release material, the surplus metal 3 is easily removed from the surface of the composite material 1. Yes (see FIG. 1 (d)).

溶融金属3’を浸透させる際、浸透させる圧力と、板状粒子2同士の隙間の大きさが浸透状態に影響する。この隙間が小さい場合(細孔径分布の小さい範囲の割合が多い場合)、当該浸透圧を高くしないと、溶融金属3’が成形体1’に十分に浸透しなくなる。その一方、この隙間が大きい場合(細孔径分布の大きい範囲の割合が多い場合)、当該浸透圧が低くても十分浸透できる。   When the molten metal 3 ′ is infiltrated, the infiltration state is affected by the infiltration pressure and the size of the gap between the plate-like particles 2. When this gap is small (when the ratio of the small pore size distribution is large), the molten metal 3 'will not sufficiently penetrate into the compact 1' unless the osmotic pressure is increased. On the other hand, when this gap is large (when the ratio of the large pore diameter distribution is large), sufficient penetration can be achieved even if the osmotic pressure is low.

当該観点から、セラミックス成形体1’に付着した状態の離型材2の全体気孔率および細孔径分布が前記の形態になるように調節される。これにより、溶融金属3’は細孔径の大きい箇所で成形体1’に浸透はするものの、板状粒子2の間にはほとんど浸透しない。このため、余剰金属3が複合材料1の表面から容易に除去されうる。   From this point of view, the entire porosity and pore size distribution of the release material 2 attached to the ceramic molded body 1 ′ are adjusted so as to have the above-described form. As a result, the molten metal 3 ′ penetrates into the molded body 1 ′ at a portion having a large pore diameter, but hardly penetrates between the plate-like particles 2. For this reason, the surplus metal 3 can be easily removed from the surface of the composite material 1.

また、板状粒子2がはがれた痕跡が、複合材料1の表面粗さに表われる。すなわち、複合材料1の表面粗さRaが1〜10[μm]の範囲にある。これは、前記方法にしたがって余剰金属3が容易に除去された結果、当該複合材料1が製造されたことを意味する。   Moreover, the trace from which the plate-like particle 2 is peeled appears in the surface roughness of the composite material 1. That is, the surface roughness Ra of the composite material 1 is in the range of 1 to 10 [μm]. This means that the composite material 1 was produced as a result of the excess metal 3 being easily removed according to the method described above.

第1比較例では離型材を塗布していないため、アルミニウムが複合材料から離型できない。第2比較例では離型材の塗布量が過剰に少ないため、アルミニウムが複合材料から離型できない。第3比較例では離型材の塗布量が過剰に多いため、アルミニウムの浸透阻害となり、アルミニウムが浸透していない箇所が発生する。第4比較例では第1範囲(0.01〜1[μm])の細孔分布量が多い一方、第2範囲(10〜100[μm])の細孔分布量が少ないため、離型はするが、アルミニウムが浸透しにくくなり、未浸透が発生する。第5比較例では第1範囲の細孔分布量が少ない一方、第2範囲の細孔分布量が多いため、アルミニウムの離型ができない。第6比較例では全体気孔率が小さいため、アルミニウムが浸透しにくくなり、未浸透が発生する。第7比較例では全体気孔率が大きいため、アルミニウムの離型ができない。   In the first comparative example, since the release material is not applied, aluminum cannot be released from the composite material. In the second comparative example, since the amount of the release material applied is excessively small, aluminum cannot be released from the composite material. In the third comparative example, since the amount of the release material applied is excessively large, the penetration of aluminum is inhibited, and a portion where the aluminum does not penetrate is generated. In the fourth comparative example, the amount of pore distribution in the first range (0.01 to 1 [μm]) is large, whereas the amount of pore distribution in the second range (10 to 100 [μm]) is small. However, aluminum becomes difficult to penetrate and non-penetration occurs. In the fifth comparative example, the amount of pore distribution in the first range is small, while the amount of pore distribution in the second range is large, so that the release of aluminum cannot be performed. In the sixth comparative example, since the overall porosity is small, it is difficult for aluminum to penetrate and non-penetration occurs. In the seventh comparative example, since the whole porosity is large, it is not possible to release aluminum.

1‥金属−セラミックス複合材料、1’‥セラミックス成形体、2‥板状粒子、2’‥スラリー、3‥余剰金属、3’‥溶融金属。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Metal-ceramics composite material, 1 '... Ceramic compact, 2 ... Plate-like particle, 2' ... Slurry, 3 ... Surplus metal, 3 '... Molten metal.

Claims (3)

金属−セラミックス複合材料の製造方法であって、
離型材としての板状粒子または平板結晶を含むスラリーを多孔質のセラミックス成形体の表面に塗布した上で当該スラリーを乾燥することにより当該離型材を前記セラミックス成形体の表面に付着させ、
前記セラミックス成形体に溶融金属を加圧浸透させた上で冷却することにより、余剰金属により覆われた金属−セラミックス複合材料を得て、
前記余剰金属を前記離型材とともに前記金属−セラミックス複合材料から除去することを特徴とする方法。
A method for producing a metal-ceramic composite material, comprising:
The slurry containing plate-like particles or tabular crystals as a mold release material is applied to the surface of the porous ceramic molded body, and then the slurry is dried to attach the mold release material to the surface of the ceramic molded body.
A metal-ceramic composite material covered with surplus metal was obtained by cooling the molten metal after pressure infiltrating the molten metal into the ceramic molded body,
Removing the excess metal from the metal-ceramic composite material together with the release material.
請求項1記載の方法において、前記セラミックス成形体に対する前記離型材の塗布量を0.005〜0.05[g/cm2]の範囲内に調節することを特徴とする方法。 The method according to claim 1, wherein an amount of the release material applied to the ceramic formed body is adjusted within a range of 0.005 to 0.05 [g / cm 2 ]. 請求項1または2記載の方法において、前記セラミックス成形体に付着した状態の前記離型材の全体気孔率が55〜70[%]であり、細孔径分布が第1範囲としての0.01〜1[μm]および第2範囲としての10〜100[μm]のそれぞれにおいて1つのピークを示し、かつ、全体気孔率のうち前記第1範囲に属する細孔が30〜70[%]を占める一方、前記第2範囲に属する細孔が5〜35[%]を占めるように、前記離型材を前記セラミックス成形体の表面に塗布することを特徴とする方法。   3. The method according to claim 1, wherein an overall porosity of the release material in a state of adhering to the ceramic formed body is 55 to 70 [%], and a pore diameter distribution is 0.01 to 1 as a first range. In each of [μm] and 10 to 100 [μm] as the second range, and the total porosity, the pores belonging to the first range account for 30 to 70 [%], The method, wherein the release material is applied to the surface of the ceramic molded body so that the pores belonging to the second range occupy 5 to 35 [%].
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