專利名稱：復(fù)合金屬材料及其制造方法、卡鉗體、托架、盤形轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合金屬材料及其制造方法、卡鉗體、托架、盤形轉(zhuǎn)子、鼓、以及轉(zhuǎn)向節(jié)。
背景技術(shù)：
近年來，使用碳納米纖維的復(fù)合材料倍受注目。由于這樣的復(fù)合材料包含碳納米纖維，所以可以期待其提高機(jī)械強(qiáng)度等。
并且，作為金屬的復(fù)合材料的鑄造方法，有如下所述的鑄造方法，即，通過在由氧化物系陶瓷組成的多孔質(zhì)成形體內(nèi)滲透、分散鎂蒸汽，同時導(dǎo)入氮氣，在多孔質(zhì)成形體內(nèi)滲透熔融金屬(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
但是，由于碳納米纖維相互之間具有很強(qiáng)的凝聚性，所以難以使碳納米纖維均勻地分散在復(fù)合材料的基材中。并且，碳納米纖維與成為基材的例如金屬材料的浸潤性低。因此，現(xiàn)在難以獲得具有期望特性的碳納米纖維的復(fù)合材料，而且，無法高效利用成本高昂的碳納米纖維。
另外，現(xiàn)有的在由氧化物系陶瓷組成的多孔質(zhì)成形體內(nèi)滲透熔融金屬的鑄造方法，由于進(jìn)行復(fù)雜的處理，因此難以工業(yè)生產(chǎn)。
專利文獻(xiàn)1特開平10-183269號公報。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種包含改善表面的浸潤性的碳系材料的復(fù)合金屬材料及其制造方法。另外，本發(fā)明的目的還在于，提供由包含復(fù)合金屬材料的材料形成的車輛用卡鉗體、托架、盤形轉(zhuǎn)子、鼓、以及轉(zhuǎn)向節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合金屬材料，是在金屬系材料的基體中包含碳系材料，其中所述碳系材料具有在構(gòu)成碳材料的表面的碳原子上結(jié)合元素X的第一結(jié)合結(jié)構(gòu)；所述基體包含在所述碳系材料的周圍含有鋁、氮、以及氧的非晶質(zhì)的周邊相；所述元素X包含從硼、氮、氧、磷中選擇的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合金屬材料，由于在碳材料的表面具有第一結(jié)合結(jié)構(gòu)，因此，可以改善金屬材料Z和碳材料之間的浸潤性。另外，由于具有第一結(jié)合結(jié)構(gòu)，可以防止基體的鋁和碳直接反應(yīng)，防止生成碳化鋁(Al4C3)。
根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合金屬材料的制造方法，包括工序(a)，混合彈性體、至少碳材料，并利用剪切力分散而獲得復(fù)合彈性體；工序(b)，在具有元素X的物質(zhì)的存在下，熱處理所述復(fù)合彈性體，使包含在該復(fù)合彈性體中的所述彈性體氣化，獲得碳系材料；以及工序(c-1)，在具有元素W的物質(zhì)的存在下，使熔融的金屬材料Z滲透至碳系材料之間后，進(jìn)行固化；其中，所述元素X包含從硼、氮、氧、磷中選擇的至少一種；所述元素W是氮和/或氧。
根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合金屬材料的制造方法，包括工序(a)，混合彈性體、至少碳材料，并利用剪切力分散而獲得復(fù)合彈性體；工序(b)，在具有元素X的物質(zhì)的存在下，熱處理所述復(fù)合彈性體，使包含在該復(fù)合彈性體中的所述彈性體氣化，獲得碳系材料；以及工序(c-2)，在具有元素W的物質(zhì)的存在下，將所述碳系材料和金屬材料Z一起粉末成型；其中，所述元素X包含從硼、氮、氧、磷中選擇的至少一種；所述元素W是氮和/或氧。
根據(jù)本發(fā)明的制造方法的工序(a)，彈性體的不飽和鍵或基團(tuán)，與碳材料的活性部分特別是碳材料為碳納米纖維的時候，與其末端的原子團(tuán)結(jié)合，降低碳納米纖維的凝聚力，提高其分散性。另外，在通過剪切力被剪斷的彈性體中生成的自由原子團(tuán)攻擊碳材料的表面，從而碳材料的表面被活性化。
并且，根據(jù)本發(fā)明的制造方法的工序(b)，由于通過熱處理氣化彈性體，因此，可以得到在碳材料的表面具有碳原子和元素X結(jié)合的結(jié)構(gòu)的碳系材料。這樣的碳系材料在工序(c)中，容易與金屬材料Z結(jié)合，獲得碳材料和金屬材料Z的浸潤性得到改善的復(fù)合金屬材料。另外，由于在工序(c)中，生成元素W和金屬材料Z的非晶質(zhì)的周邊相，因此，可以提高復(fù)合金屬材料的強(qiáng)度。
另外，根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合金屬材料的制造方法，可以包括工序(b′)，將在所述工序(b)中獲得的所述碳系材料與融點比所述碳材料低的具有元素Y的物質(zhì)一起熱處理，使該具有元素Y的物質(zhì)氣化，該元素Y結(jié)合在元素X上。
根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合金屬材料的制造方法的工序(b′)，獲得在碳材料的表面具有元素X和元素Y結(jié)合的結(jié)構(gòu)的碳系材料。由于具有元素X和元素Y結(jié)合的結(jié)構(gòu)，容易與金屬材料Z結(jié)合，可以進(jìn)一步改善碳材料和金屬材料Z的浸潤性。
根據(jù)本發(fā)明的彈性體，可以使用橡膠系彈性體或熱塑性彈性體。另外，如果使用橡膠系彈性體的時候，彈性體可以是交聯(lián)體或未交聯(lián)體。作為原料彈性體，如果使用橡膠系彈性體的時候，使用未交聯(lián)體。
通過剪切力使碳納米纖維分散在彈性體中的工序(a)，可以采用輥間隔為小于等于0.5mm的開式輥法、密閉式混煉法、多軸擠壓混煉法等。
根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合金屬材料的制造方法，作為工序(c)，可以將金屬材料Z放置在上述碳系材料的上方的狀態(tài)下，熔融該金屬材料Z。
根據(jù)包含本發(fā)明的復(fù)合金屬材料的材料，可以形成車輛用盤式制動器的卡鉗體、車輛用盤式制動器的托架、車輛用盤式制動器的盤形轉(zhuǎn)子、車輛用鼓式制動器的制動鼓、以及汽車用轉(zhuǎn)向節(jié)。


圖1是本發(fā)明實施例中使用的開式輥法的彈性體和碳納米纖維的混煉法的示意圖。
圖2是通過非加壓滲透法制造碳纖維復(fù)合金屬材料的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是通過非加壓滲透法制造碳纖維復(fù)合金屬材料的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是示出根據(jù)本實施例得到的碳系材料的XPS數(shù)據(jù)的圖。
圖5是示出根據(jù)本實施例得到的碳系材料的EDS數(shù)據(jù)(碳)的圖。
圖6是示出根據(jù)本實施例得到的碳系材料的EDS數(shù)據(jù)(氧)的圖。
圖7是示出根據(jù)本實施例得到的碳系材料的EDS數(shù)據(jù)(鎂)的圖。
圖8是使根據(jù)本實施例得到的復(fù)合金屬材料的鋁升華后的電場放射掃描型電子顯微鏡照片。
圖9示出了根據(jù)本實施例得到的復(fù)合金屬材料的通過電場放射掃描型電子顯微鏡的反射電子圖。
圖10示出了圖9的002點的元素分析結(jié)果。
圖11示出了圖9的001點的元素分析結(jié)果。
圖12是車輛用盤式制動器的正視圖。
圖13是車輛用盤式制動器的A-A′縱向剖面圖。
圖14是車輛用鼓式制動器的正視圖。
圖15是車輛用轉(zhuǎn)向節(jié)的正視圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明所涉及的包括表面的浸潤性被改善的碳系材料的復(fù)合金屬材料的制造方法，包括工序(a)，混合彈性體、至少碳材料，并利用剪切力分散而獲得復(fù)合彈性體；工序(b)，在具有元素X的物質(zhì)的存在下，熱處理復(fù)合彈性體，使包含在該復(fù)合彈性體中的彈性體氣化，獲得碳系材料；以及工序(c-1)，在具有元素W的物質(zhì)的存在下，使熔融的金屬材料Z滲透至碳系材料之間后，進(jìn)行固化，該元素X包含從硼、氮、氧、磷中選擇的至少一種，元素W是氮和/或氧。
本發(fā)明所涉及的包括表面的浸潤性被改善的碳系材料的復(fù)合金屬材料的制造方法，包括工序(a)，混合彈性體、至少碳材料，并利用剪切力分散而獲得復(fù)合彈性體；工序(b)，在具有元素X的物質(zhì)的存在下，熱處理復(fù)合彈性體，使包含在該復(fù)合彈性體中的彈性體氣化，獲得碳系材料；以及工序(c-2)，在具有元素W的物質(zhì)的存在下，將碳系材料和金屬材料Z一起粉末成型，該元素X包含從硼、氮、氧、磷中選擇的至少一種，元素W是氮和/或氧。
并且，還可以包括工序(b′)，將在上述工序(b)中獲得的碳系材料與融點比碳材料低的具有元素Y的物質(zhì)一起熱處理，使具有元素Y的物質(zhì)氣化，該元素Y結(jié)合在元素X上。
本發(fā)明所涉及的包括表面的浸潤性被改善的碳系材料的復(fù)合金屬材料，是在金屬材料的基體中包含碳系材料的復(fù)合金屬材料，碳系材料具有在構(gòu)成碳材料的表面的碳原子上結(jié)合元素X的第一結(jié)合結(jié)構(gòu)，在碳系材料的周圍包括包含鋁、氮、以及氧的非晶質(zhì)的周邊相，該元素X包含從硼、氮、氧、磷中選擇的至少一種。
(A)首先，對彈性體進(jìn)行說明。
彈性體分子量優(yōu)選為5000至500萬，更優(yōu)選為2萬至300萬。因為如果彈性體的分子量在這個范圍，彈性體分子相互絡(luò)合，相互連接，所以彈性體容易侵入到凝結(jié)的碳納米纖維的相互之間，因此分離碳納米纖維的效果顯著。當(dāng)彈性體的分子量小于5000時，彈性體分子不能相互充分地絡(luò)合，即便在后面工序中施加剪切力，分散第一碳材料的效果也較小。另外，當(dāng)彈性體的分子量大于500萬時，彈性體太硬，加工較困難。
通過采用脈沖NMR的哈恩回波法，彈性體在30℃下測定的未交聯(lián)體的網(wǎng)絡(luò)成分的自旋-自旋馳豫時間(T2n/30℃)優(yōu)選為100至3000μ秒，更優(yōu)選為200至1000μ秒。因為具有上述范圍的自旋-自旋馳豫時間(T2n/30℃)，所以彈性體可以很柔軟而且具有很高的分子運(yùn)動性。因此，在混合彈性體和碳材料例如碳納米纖維時，彈性體可以通過較高的分子運(yùn)動容易地侵入到碳納米纖維的相互的縫隙之間。自旋-自旋馳豫時間(T2n/30℃)如果比100μ秒短，彈性體就不能具有充分的分子運(yùn)動性。此外，自旋-自旋馳豫時間(T2n/30℃)如果比3000μ秒長，彈性體就會變得象液體一樣容易流動，從而難以使碳材料例如碳納米纖維分散。
另外，通過采用脈沖NMR的哈恩回波法，彈性體在30℃下測定的交聯(lián)體的網(wǎng)絡(luò)成分的自旋-自旋馳豫時間(T2n)優(yōu)選為100至2000μ秒。其原因與上述未交聯(lián)體相同。即，具有上述條件的未交聯(lián)體通過本發(fā)明的制造方法進(jìn)行交聯(lián)化，得到的交聯(lián)體的T2n大致被包含在上述范圍內(nèi)。
通過采用脈沖NMR的哈恩回波法得到的自旋-自旋馳豫時間，是表示物質(zhì)的分子運(yùn)動性的尺度。具體地說，如果通過采用脈沖NMR的哈恩回波法對彈性體的自旋-自旋馳豫時間進(jìn)行測定，則會檢測出具有馳豫時間較短的第一自旋-自旋馳豫時間(T2n)的第一成分，以及具有馳豫時間較長的第二自旋-自旋馳豫時間(T2nn)的第二成分。第一成分相當(dāng)于高分子的網(wǎng)絡(luò)成分(骨架分子)，第二成分相當(dāng)于高分子的非網(wǎng)絡(luò)成分(末端鏈等枝葉的成分)。而且，可以說第一自旋-自旋馳豫時間越短分子運(yùn)動性越低，彈性體越硬。此外，第一自旋-自旋馳豫時間越長分子運(yùn)動性越高，彈性體越柔軟。
作為脈沖法NMR中的測定法，不僅可以是哈恩回波法，也可以適用立體回波法、CPMG法(Carr-Purcell-Meiboom-Gill法)或者90℃脈沖法。但是，因為本發(fā)明所涉及的彈性體具有適中的自旋-自旋馳豫時間(T2)，所以哈恩回波法是最為合適的。一般的立體回波法以及90℃脈沖法適合于測定短T2，哈恩回波法適合于測定適中的T2，CPMG法適合于測定長T2。
彈性體在主鏈、側(cè)鏈以及末端鏈中的至少一個具有對碳材料例如是碳納米纖維的末端的原子團(tuán)具有親和性的不飽和鍵或基團(tuán)，或具有容易生成這些原子團(tuán)或基的性質(zhì)。不飽和鍵或基是從雙鍵、三鍵、α氫、羰基、羧基、羥基、氨基、氰基、酮基、酰胺基、環(huán)氧基、酯基、乙烯基、鹵基、聚氨酯基、縮二脲基、脲基甲酸酯基、脲基等官能基中選擇的至少一種。
碳納米纖維通常其側(cè)面由碳原子的六元環(huán)構(gòu)成、末端導(dǎo)入五元環(huán)并閉合的結(jié)構(gòu)，但是，因為存在結(jié)構(gòu)上的不合理之處，所以實際中容易產(chǎn)生缺陷，在其部分上容易生成原子團(tuán)或官能團(tuán)。在本實施例中，由于彈性體的主鏈、側(cè)鏈以及末端鏈中的至少一個具有和碳納米纖維的原子團(tuán)親和性(反應(yīng)性或極性)高的不飽和鍵或基團(tuán)，所以可以實現(xiàn)彈性體與碳納米纖維的結(jié)合。從而，可以克服碳納米纖維的凝聚力使其更加易于分散。并且，混煉彈性體和第一碳材料例如碳納米纖維的時候，彈性體的分子鏈被切斷而生成的自由原子團(tuán)攻擊碳納米纖維的缺陷，在碳納米纖維的表面生成原子團(tuán)。
作為彈性體，可以使用天然橡膠(NR)、環(huán)氧化天然橡膠(ENR)、丁苯橡膠(SBR)、丁腈橡膠(NBR)、氯丁橡膠(CR)、乙丙橡膠(EPR，EPDM)、丁基橡膠(IIR)、氯丁基橡膠(CIIR)、丙烯酸橡膠(ACM)、硅橡膠(Q)、氟橡膠(FKM)、丁二烯橡膠(BR)、環(huán)氧化丁二烯橡膠(EBR)、表氯醇橡膠(CO，CEO)、尿烷橡膠(U)、聚硫橡膠(T)等彈性體類；烯烴系(TPO)、聚氯乙稀系(TPVC)、聚酯系(TPEE)、聚亞胺酯系(TPU)、聚酰胺系(TPEA)、苯乙烯系(SBS)等熱塑性彈性體；以及這些物質(zhì)的混合物。特別是，優(yōu)選使用在混煉彈性體的時候易生成自由原子團(tuán)的極性高的彈性體，例如，天然橡膠(NR)、丁腈橡膠(NBR)等。另外，即使是極性低的彈性體例如乙丙橡膠(EPDM)，通過將混煉的溫度設(shè)定為比較高的溫度(例如在EPDM的情況下，50℃～150℃)，可以生成原子團(tuán)，從而可以用于本發(fā)明。
(B)下面，對碳材料進(jìn)行說明。
碳材料可以使用碳同素異形體，例如可以從碳纖維、碳黑、非晶碳、石墨、金剛石、以及富勒碳等中選擇。這里所說的碳纖維中包含碳納米纖維。碳黑由于便宜并在市場上流通有多種級別，因此，可以比較容易利用。另外，微小物質(zhì)的碳材料，例如納米纖維或富勒碳等的納米材料，用少量的混合量可以獲得高的增強(qiáng)效果。
可以根據(jù)復(fù)合金屬材料的種類和用途設(shè)定碳材料的配合量。
根據(jù)本發(fā)明的碳黑可以使用采用各種原材料的各種級別的碳黑。可以采用其基本構(gòu)成顆粒(所謂的一次顆粒)單體或其熱粘接而結(jié)合的被稱為凝聚體(所謂的二次凝聚體)的狀態(tài)，但作為增強(qiáng)填料優(yōu)選使用凝聚體發(fā)達(dá)的具有比較高級的構(gòu)造的物質(zhì)。
本發(fā)明使用的碳黑，基本構(gòu)成顆粒的平均粒徑優(yōu)選為小于等于100nm，更優(yōu)選為小于等于50nm。碳黑的顆粒越小，體積效果和增強(qiáng)效果越大，但實際應(yīng)用中平均粒徑優(yōu)選為10nm～30nm。
另外，碳黑的顆粒大小也可以用氮吸附比表面積來表示，此時，用JISK6217-2(2001)“橡膠用碳黑-基本特性-第二部比表面積的計算方法-氮吸附法-單點法(ゴム用カ一ボンブラツク—基本特性—第2部比表面積の求め方—窒素吸著法—単點法)”的氮吸附比表面積(m2/g)測定，為大于等于10m2/g，優(yōu)選為大于等于40m2/g。
另外，本發(fā)明使用的碳黑，由于增強(qiáng)效果受其基本構(gòu)成顆粒熱粘接而形成的凝聚體發(fā)達(dá)的構(gòu)造的高低的影響，因此，DBP吸收量為大于等于50m3/100g、優(yōu)選為大于等于100m3/100g時，增強(qiáng)效果大。這是因為，DBP吸收量多的時候，構(gòu)成凝聚體更發(fā)達(dá)的構(gòu)造。
用于本發(fā)明的碳黑，例如可以使用SAF-HS(N134，N121)、SAF(N110，N115)、ISAF-HS(N234)、ISAF(N220，N220M)、ISAF-LS(N219，N231)、ISAF-HS(N285，N229)、HAF-HS(N339，N347)、HAF(N330)、HAF-LS(N326)、T-HS(N351，N299)、T-NS(N330T)、MAF(N550M)、FEF(N550)、GPF(N660，N630，N650，N683)、SRF-HS-HM(N762，N774)、SRF-LM(N760M，N754，N772，N762)、FT、HCC、HCF、MCC、MCF、LEF、MFF、RCF、RCC等級別，以及TOKA碳黑、HS-500、乙炔黑、KETJEN碳黑等導(dǎo)電性碳黑。
當(dāng)碳材料為碳纖維特別是碳納米纖維的時候，本實施例的復(fù)合彈性體優(yōu)選包含0.01～50重量％的碳納米纖維。
碳納米纖維平均直徑優(yōu)選為0.5至500nm，為提高復(fù)合彈性體的強(qiáng)度更優(yōu)選為0.5至30nm。而且，碳納米纖維既可以是直纖維狀也可以是彎曲纖維狀。
作為碳納米纖維可以列舉所謂的碳納米管等。碳納米管包括碳六角網(wǎng)面的石墨片材閉合成圓筒狀的單層結(jié)構(gòu)或者這些圓筒結(jié)構(gòu)配置成套管狀的多層結(jié)構(gòu)。即，碳納米管既可以只由單層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，也可以只由多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，還可以同時包括單層結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)。并且，還可以使用部分包括碳納米管結(jié)構(gòu)的碳材料。另外，除碳納米管這樣的名稱外，還可以用石墨原纖維納米管這樣的名稱來命名。
單層碳納米管或多層碳納米管可以通過電弧放電法、激光消融法、氣相沉積法等制成期望的尺寸。
電弧放電法是一種在壓力稍低于大氣壓的氬或氫氛圍下，在用碳棒制成的電極材料之間進(jìn)行電弧放電，從而得到堆積于陰極上的多層碳納米管的方法。另外，單層碳納米管是從在所述碳棒中混合鎳/鈷等催化劑并進(jìn)行電弧放電后，附著到處理容器內(nèi)側(cè)面上的碳黑中獲得的。
激光消融法是一種在稀有氣體(例如氬)中，通過向作為目標(biāo)的混合有鎳/鈷等催化劑的碳表面照射YAG激光的強(qiáng)脈沖激光使碳表面熔融、蒸發(fā)，從而獲得單層碳納米管的方法。
氣相沉積法是在氣相中熱解苯、甲苯等碳?xì)浠衔?，合成碳納米管，更具體地，可以列舉流動催化劑法、沸石載體催化劑法等。
碳材料在與彈性體混煉之前預(yù)先進(jìn)行表面處理，例如，通過進(jìn)行離子注入處理、濺射蝕刻處理、等離子處理等，可以改善與彈性體的粘合性、浸潤性。
(C)接著，對元素X和元素Y進(jìn)行說明。
元素X優(yōu)選是易與碳材料結(jié)合的元素，并且是輕元素，優(yōu)選為2價以上，例如可以包含從硼、氮、氧、磷中選擇的至少一種。元素X優(yōu)選為氧或氮。特別是，由于氧存在于空氣中，在工序(b)的熱處理中容易利用，容易與被活性化的碳材料、例如碳納米纖維的原子團(tuán)反應(yīng)，從而優(yōu)選作為元素X使用。另外，氧容易與其他金屬材料例如鎂等結(jié)合，結(jié)合氧的碳系材料可以容易與金屬或半金屬的元素Y結(jié)合。
當(dāng)使用氧作為元素X的時候，只要在工序(b)的熱處理的氛圍中包含氧就可以，當(dāng)作為元素X使用氮的時候，只要在氨氣的氛圍中進(jìn)行工序(b)就可以。另外，將硼、磷等作為元素X的時候，只要在進(jìn)行工序(b)之前，在彈性體中混合具有元素X的物質(zhì)就可以。此時，例如，在工序(a)的混煉時，可以一起混合具有元素X的物質(zhì)。
元素Y結(jié)合在碳系材料的表面的元素X上，用于改善碳系材料在與基體之間的浸潤性。通常，碳材料與金屬材料例如鋁或鎂的浸潤性不好，但通過使用表面具有元素Y的碳系材料就可以改善浸潤性。另外，在工序(a)中，將顆粒狀的具有元素Y的物質(zhì)混合在彈性體中進(jìn)行預(yù)分散，這樣在工序(a)中，可以更良好地分散碳材料。此時，在工序(a)中，可以在彈性體中混合碳材料之前或與碳材料同時混合具有元素Y的物質(zhì)。
具有元素Y的物質(zhì)的平均粒徑優(yōu)選大于所使用的碳材料的平均直徑。此外，具有元素Y的物質(zhì)的平均粒徑為小于等于500μm，優(yōu)選為1～300μm。此外，具有元素Y的物質(zhì)的形狀不僅限于球形顆粒狀，只要是混合時在具有元素Y的物質(zhì)的周圍發(fā)生紊流狀流動的形狀，還可以是平板狀、鱗片狀。
作為具有元素Y的物質(zhì)，優(yōu)選為融點比碳材料低的金屬或半金屬，更優(yōu)選為融點小于等于1000℃的低融點(高蒸氣壓)金屬或半金屬。如果具有元素Y的物質(zhì)的融點滿足上述條件，在工序(c)的熱處理中不會損壞碳材料，就可以氣化具有元素Y的物質(zhì)。
當(dāng)將碳系材料與由鋁或鎂構(gòu)成的基體材料混合時，元素Y優(yōu)選包含從鎂、鋁、硅、鈣、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、鎬中選擇的至少一種。因此，作為具有元素Y的物質(zhì)，可以包含從這些元素中選擇的至少一種元素Y。這些元素作為構(gòu)成所謂的鋁合金或鎂合金的元素使用，容易與鋁或鎂結(jié)合，在與鋁或鎂結(jié)合的狀態(tài)下穩(wěn)定存在，因此優(yōu)選使用這些元素。特別是，作為元素Y，優(yōu)選使用與成為基體材料的鋁或鎂的結(jié)合性良好的鎂、鋅、鋁等。特別是，當(dāng)在碳材料的表面結(jié)合作為元素X的氧的時候，優(yōu)選將容易與氧結(jié)合的鎂作為元素Y使用。因此，這樣得到的碳系材料，在碳材料的表面具有第一結(jié)合結(jié)構(gòu)和第二結(jié)合結(jié)構(gòu)，第一結(jié)合結(jié)構(gòu)是在構(gòu)成碳材料的碳原子上結(jié)合元素X的結(jié)構(gòu)，第二結(jié)合結(jié)構(gòu)是在元素X上結(jié)合元素Y的結(jié)構(gòu)。特別是，當(dāng)?shù)谝唤Y(jié)合結(jié)構(gòu)是在構(gòu)成碳材料的碳原子上結(jié)合氧的結(jié)構(gòu)的時候，上述第二結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)選是在氧上結(jié)合鎂的結(jié)構(gòu)。
在此，說明了將具有元素Y的物質(zhì)在工序(a)與彈性體混煉的情況，但并不限定于此，只要具有元素Y的物質(zhì)在工序(b′)中處于與碳系材料一起熱處理的狀態(tài)就可以。例如，在工序(b′)中，也可以將具有元素Y的物質(zhì)與碳系材料一起放置在熱處理爐內(nèi)，通過熱處理氣化。此時，具有元素Y的物質(zhì)可以不是顆粒狀。另外，也可以將氣化的具有元素Y的物質(zhì)導(dǎo)入至熱處理爐內(nèi)。
另外，在此成為基體材料的鋁或鎂包括主要成分為鋁或鎂的合金。
(D)下面，對金屬材料Z和元素W進(jìn)行說明。
金屬材料Z是組成成為復(fù)合金屬材料的基體的金屬系材料的物質(zhì)。
在工序(c)中，在具有元素W的物質(zhì)的存在下，使金屬材料Z熔融并滲透至碳系材料之間后，進(jìn)行固化。對于工序(c)，在下面描述。
作為金屬材料Z，優(yōu)選為融點比碳材料低的金屬、且融點比具有元素Y的物質(zhì)高的金屬。金屬材料Z的融點更優(yōu)選為小于等于800℃、原子量為小于等于100的所謂的輕金屬。這種金屬材料Z是鎂、鋁等。
在工序(a)中，可以在彈性體中預(yù)先混合顆粒狀或纖維狀的金屬材料Z。如果是混合顆粒狀的金屬材料Z的時候，在工序(a)中，可以使碳材料更良好地分散。此時，在工序(a)中，在混合碳材料之前或與碳材料同時將金屬材料Z混合在彈性體中。在工序(a)中與彈性體混合的顆粒狀金屬材料Z的平均粒徑優(yōu)選大于所使用的碳材料的平均直徑。此外，金屬材料Z的平均粒徑為小于等于500μm，優(yōu)選為1～300μm。此外，金屬材料Z的形狀不僅限于球形顆粒狀，只要是混合時在金屬材料Z的周圍發(fā)生紊流狀流動的形狀，還可以是平板狀、鱗片狀。
并且，金屬材料Z也可以至少在上述工序(b′)之前與碳系材料混合，在工序(b′)中，以與碳系材料混合的狀態(tài)被放置在熱處理爐內(nèi)。例如，可以用球磨機(jī)等混合在工序(b)中獲得的碳系材料和金屬材料Z之后，進(jìn)行工序(b′)或工序(c)。此時，金屬材料Z的形狀可以不是顆粒狀。
元素W是氮和/或氧，可以將具有元素W的物質(zhì)作為工序(c)的氛圍氣體使用。元素W與金屬材料Z結(jié)合，構(gòu)成復(fù)合金屬材料的一部分。當(dāng)作為元素W使用氮和氧的時候，復(fù)合金屬材料的基體在碳系材料的周圍可以形成包含鋁、氮、以及氧的非晶質(zhì)的周邊相。
(E)下面，對在彈性體中混合碳材料、并通過剪切力分散的工序(a)進(jìn)行說明。
上述工序(a)可以使用開式輥法、密閉式混煉法、多軸擠壓混煉法等。
在本實施例中，作為使具有元素Y的物質(zhì)、金屬材料Z、以及碳材料混合在彈性體中的工序，對采用了輥間隔為小于等于0.5mm的開式輥法的例子進(jìn)行敘述。
圖1是使用兩個輥的開式輥法的示意圖。在圖1中，符號10表示第一輥，符號20表示第二輥。第一輥10和第二輥20以預(yù)定的間隔d、優(yōu)選為小于等于1.0mm、更優(yōu)選為0.1至0.5mm的間隔配置。第一輥和第二輥以正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在圖示的例中，第一輥10和第二輥20按箭頭所示的方向旋轉(zhuǎn)。將第一輥10的表面速度作為V1、將第二輥20的表面速度作為V2，那么兩者的表面速度比(V1/V2)優(yōu)選為1.05至3.00，更優(yōu)選為1.05至1.2。通過使用這樣的表面速度比，可以獲得期望的剪切力。首先，在第一輥10和第二輥20旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，向第二輥20卷繞彈性體30，形成在第一輥10和第二輥20之間積存彈性體的所謂貯料器(bank，儲料所)32。在該貯料器32中加入具有元素Y的物質(zhì)41、以及金屬材料Z 42，再旋轉(zhuǎn)第一輥10和第二輥20，進(jìn)行混合彈性體30、具有元素Y的物質(zhì)、以及金屬材料Z 42的工序。之后，向該彈性體30、具有元素Y的物質(zhì)41以及金屬材料Z 42被混合的貯料器32中加入第一碳材料40，旋轉(zhuǎn)第一輥10和第二輥20。并且，使第一輥10和第二輥20的間隔變窄而成為上述的間隔d，在該狀態(tài)下，將第一輥10和第二輥20以預(yù)定的表面速度比旋轉(zhuǎn)。這樣，強(qiáng)的剪切力作用于彈性體30，通過該剪切力使已經(jīng)凝聚的碳材料可以被一根一根地抽出似的相互分離，從而分散在彈性體30中。另外，如果具有元素Y的物質(zhì)41以及金屬材料Z 42是顆粒裝，那么通過輥產(chǎn)生的剪切力使分散在彈性體內(nèi)的具有元素Y的物質(zhì)41以及金屬材料Z 42的周圍發(fā)生紊流狀的流動。通過該復(fù)雜的流動碳材料進(jìn)一步分散在彈性體30中。此外，在混合具有元素Y的物質(zhì)41以及金屬材料Z 42之前，如果先將彈性體30和碳材料40進(jìn)行混合，彈性體30的運(yùn)動就會被碳材料40所限制，所以，混合具有元素Y的物質(zhì)就會變得困難。因此，優(yōu)選在彈性體30中加入碳材料40之前實施混合具有元素Y的物質(zhì)41以及金屬材料Z 42的工序。
另外，在工序(a)中，在通過剪切力被剪斷的彈性體中生成自由原子團(tuán)，該自由原子團(tuán)攻擊碳材料的表面，從而碳材料的表面被活性化。例如，彈性體使用天然橡膠(NR)的時候，各個天然橡膠(NR)分子在輥中混煉時被切斷，分子量比投入到開式輥之前變小。在這樣被切斷的天然橡膠(NR)分子中生成有原子團(tuán)，混煉時原子團(tuán)攻擊碳材料的表面，從而碳材料的表面被活性化。
此外，在該工序(a)中，為了獲得盡可能高的剪切力，彈性體和碳材料的混合，優(yōu)選在0至50℃、更優(yōu)選在5至30℃的比較低的溫度下進(jìn)行。使用開式輥法的時候，將輥的溫度優(yōu)選設(shè)定為上述的溫度。通過將第一輥10和第二輥20的間隔d設(shè)定為即使在最窄的狀態(tài)下也比具有元素Y的物質(zhì)41和金屬材料Z 42的平均粒徑寬，可以很好地實施在彈性體30中碳材料40的分散。
這時，由于本實施例的彈性體具有上述特征，即彈性體的分子形態(tài)(分子長度)、分子運(yùn)動、與碳材料的化學(xué)相互作用等特征，從而可以容易地實現(xiàn)碳材料的分散，因此，可以獲得分散性以及分散穩(wěn)定性(碳材料難以再度凝聚)良好的復(fù)合彈性體。更具體地說，將彈性體與碳材料進(jìn)行混合時，具有適度的分子長度以及較高的分子運(yùn)動性的彈性體侵入到碳材料的相互之間，彈性體的特定部分通過化學(xué)相互作用與碳材料的活性高的部分結(jié)合。在這種狀態(tài)下，如果將強(qiáng)的剪切力作用于彈性體與碳材料的混合物，伴隨著彈性體的移動碳材料也發(fā)生移動，已經(jīng)凝聚的碳材料被分離，分散在彈性體中。另外，這種預(yù)分散的碳材料通過與彈性體的化學(xué)相互作用可以防止再次凝聚，從而具有良好的分散穩(wěn)定性。
此外，由于彈性體中包含預(yù)定量的具有元素Y的物質(zhì)和金屬材料Z，通過生成于具有元素Y的物質(zhì)和金屬材料Z周圍的彈性體的象紊流似的幾股復(fù)雜的流動，剪切力在拉開每個碳材料的方向上也發(fā)生作用。因此，即使是直徑約為小于等于30nm的碳材料或彎曲纖維狀的碳材料，由于向分別通過化學(xué)相互作用結(jié)合的彈性體分子的各個流動方向移動，因此也可均勻地分散在彈性體中。
通過剪切力使碳材料分散在彈性體中的工序，并不只限定于上述開式輥法，也可以采用在上面說明的密閉式混煉法或多軸擠壓混煉法?？傊?，只要是在該工序中，對彈性體施加能夠分離已經(jīng)凝聚的碳材料的剪切力、使彈性體生成原子團(tuán)就可以。
通過上述的使具有元素Y的物質(zhì)和金屬材料Z與碳材料分散在彈性體中并混合兩者的混合工序(混合、分散工序)獲得的復(fù)合彈性體，可以通過交聯(lián)劑交聯(lián)成型，或不進(jìn)行交聯(lián)而成型。此時的成型方法例如可以采用模壓(壓縮)成型工序或擠壓成型工序等。模壓成型工序例如具有下述的工序?qū)⒎稚⒘司哂性豗的物質(zhì)以及金屬材料Z和碳材料的復(fù)合彈性體，放置在具有期望形狀的被設(shè)定為一定溫度(例如為175℃)的成型模具中以加壓狀態(tài)經(jīng)過一定時間(例如為20分鐘)成型。
在彈性體和碳材料的混合、分散工序中，或者在后續(xù)工序中，通常可以加入在橡膠等彈性體的加工中所采用的公知的添加劑。作為添加劑可以列舉出例如交聯(lián)劑、硫化劑、硫化促進(jìn)劑、硫化抑制劑、軟化劑、增塑劑、硬化劑、增強(qiáng)劑、填充劑、抗老化劑、著色劑等。
(F)接著，對通過上述工序(a)獲得的復(fù)合彈性體進(jìn)行說明。
在本實施例的復(fù)合彈性體中，碳材料均勻地分散在作為基材的彈性體中。這種狀態(tài)也可以說是彈性體被碳材料限制著的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，與彈性體不受碳材料限制的情況相比，受碳材料限制的彈性體分子的運(yùn)動性變小。因此，本實施例所涉及的復(fù)合彈性體的第一自旋-自旋馳豫時間(T2n)、第二自旋-自旋馳豫時間(T2nn)以及自旋-晶格馳豫時間(T1)，比不包含碳材料的彈性體單體的情況變短。特別是在包含具有元素Y的物質(zhì)和金屬材料Z的彈性體中混合碳材料時，與包含碳材料的彈性體的情況相比，第二自旋-自旋馳豫時間(T2nn)變短。此外，交聯(lián)劑的自旋-晶格馳豫時間(T1)與碳材料的混合量成比例地發(fā)生變化。
此外，在彈性體分子被碳材料限制的狀態(tài)下，基于以下理由，可以認(rèn)為非網(wǎng)絡(luò)成分(非網(wǎng)眼鏈成分)減少。即如果由于碳材料而使彈性體的分子運(yùn)動性整體性的發(fā)生降低的話，基于下列原因可以認(rèn)為非網(wǎng)絡(luò)成分減少非網(wǎng)絡(luò)成分不能容易地進(jìn)行運(yùn)動的部分增加，容易和網(wǎng)絡(luò)成分發(fā)生同等的行為；此外，因為非網(wǎng)絡(luò)成分(末端鏈)容易運(yùn)動，所以變得容易被碳材料的活性中心吸附。因此，與不包含碳材料的彈性體單體的情況相比，具有第二自旋-自旋馳豫時間的成分的成分分率(fnn)變小。特別是與包含碳材料的彈性體的情況相比，在包含具有元素Y的物質(zhì)的彈性體中混合碳材料時，具有第二自旋-自旋馳豫時間的成分的成分分率(fnn)進(jìn)一步變小。
基于以上所述，本實施例所涉及的復(fù)合彈性體通過采用脈沖NMR的哈恩回波法獲得的測定值優(yōu)選在以下的范圍內(nèi)。
即，在未交聯(lián)體中，在150℃測定的第一自旋-自旋馳豫時間(T2n)優(yōu)選為100至3000μ秒，第二自旋-自旋馳豫時間(T2nn)或者不存在或者是1000至10000μ秒，而且，具有第二自旋-自旋馳豫時間的成分的成分分率(fnn)為小于0.2。
通過采用脈沖NMR的哈恩回波法測定出的自旋-晶格馳豫時間(T1)是和自旋-自旋馳豫時間(T2)一樣是表示物質(zhì)的分子運(yùn)動性的尺度。具體的可以說彈性體的自旋-晶格馳豫時間越短分子的運(yùn)動性越低，彈性體越硬，自旋-晶格馳豫時間越長分子的運(yùn)動性越高，彈性體越柔軟。
本實施例所涉及的復(fù)合彈性體，在動態(tài)粘彈性的溫度依存性測定中的流動溫度，優(yōu)選是比原料彈性體單體的流動溫度高20℃以上的溫度。本實施例的復(fù)合彈性體，具有元素Y的物質(zhì)以及金屬材料Z和碳材料非常好地分散在彈性體中。這種狀態(tài)可以說是如上所述的彈性體被碳材料限制的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，彈性體與不包含碳材料的情況相比，其分子運(yùn)動變小，結(jié)果是流動性降低。由于具有這樣的流動溫度特性，本實施例的復(fù)合彈性體的動態(tài)粘彈性的溫度依存性變小，結(jié)果是可以具有良好的耐熱性。
(G)接著，對熱處理復(fù)合彈性體、制造碳系材料的工序(b)進(jìn)行說明。
通過熱處理復(fù)合彈性體而氣化包含在該復(fù)合彈性體中的彈性體的工序(b)，可以制造在具有元素Y的物質(zhì)以及金屬材料Z的周圍分散有碳材料碳系材料。
這樣的熱處理，可以根據(jù)使用的彈性體的種類選擇各種條件，但至少將熱處理的溫度設(shè)定為大于等于彈性體的氣化溫度、并小于碳材料、具有元素Y的物質(zhì)以及金屬材料Z的氣化溫度。
工序(b)，在具有元素X的物質(zhì)的存在下進(jìn)行，可以獲得在構(gòu)成碳材料的碳原子上結(jié)合該元素X的碳系材料。例如，復(fù)合彈性體包含具有元素X的物質(zhì)，通過工序(b)的熱處理，可以在構(gòu)成碳材料的碳原子上結(jié)合該元素X。另外，例如，工序(b)在包含具有元素X的物質(zhì)的氛圍中進(jìn)行，可以在構(gòu)成碳材料的碳原子上結(jié)合該元素X。
根據(jù)本實施例的工序(b)，在熱處理爐內(nèi)放置在工序(a)中獲得的復(fù)合彈性體，將爐內(nèi)加熱至氣化彈性體的溫度例如500℃。通過加熱，彈性體被氣化，在工序(a)中被活性化的碳材料的表面的碳與爐內(nèi)的氛圍或彈性體中包含的元素X結(jié)合，可以制造經(jīng)過表面處理的碳系材料。碳材料的表面被在工序(a)中剪切的彈性體分子的自由原子團(tuán)活性化，可以與例如存在于爐內(nèi)氛圍中的氧容易結(jié)合。這樣獲得的碳系材料的表面被氧化、被活性化，因此，碳系材料可以容易與元素Y結(jié)合。
(H)接著，對將在工序(b)中獲得的碳系材料和具有元素Y的物質(zhì)一起熱處理的工序(b′)進(jìn)行說明。
工序(b′)，通過將在工序(b)中得到的碳系材料與融點比碳材料低的顆粒狀或纖維狀的金屬材料Z以及融點比金屬材料Z低的具有元素Y的物質(zhì)一起熱處理、并氣化該具有元素Y的物質(zhì)，可以在元素X上結(jié)合元素Y。
工序(b′)的熱處理溫度比工序(b)的熱處理溫度高，設(shè)定為大于等于氣化具有元素Y的物質(zhì)的溫度、且小于氣化金屬材料Z和碳材料的溫度。
在工序(b)中得到的碳系材料與具有元素Y的物質(zhì)，如果被加熱至熱處理爐內(nèi)溫度大于等于氣化具有元素Y的物質(zhì)的溫度，就氣化具有元素Y的物質(zhì)，與碳系材料的表面結(jié)合的元素X和元素Y結(jié)合。
并且，具有元素Y的物質(zhì)，如上所述，可以在工序(a)中與彈性體一起混煉而預(yù)先混合在復(fù)合彈性體中，也可以未混合在復(fù)合彈性體中。當(dāng)在復(fù)合彈性體中沒有預(yù)先混合具有元素Y的物質(zhì)的時候，可以在工序(b′)的熱處理爐內(nèi)與碳系材料分開地放置具有元素Y的物質(zhì)。通過熱處理氣化的元素Y與結(jié)合在碳系材料的表面的元素X結(jié)合?？傊?，在工序(b′)中，通過在要被氣化的具有元素Y的物質(zhì)存在的情況下放置碳系材料，進(jìn)行工序(b′)。
另外，在本實施例中，將金屬材料Z在工序(a)中與彈性體一起混煉，由于金屬材料Z的存在，可以防止碳系材料的再凝聚。
這樣被氣化的元素Y容易與存在于碳系材料的表面的元素X結(jié)合，生成元素X和元素Y的化合物。在此，元素X可以防止元素Y(或金屬材料Z)和碳材料直接結(jié)合。例如，當(dāng)元素Y為鋁的時候，如果碳材料和鋁直接結(jié)合，就生成Al4C3等容易與水反應(yīng)的物質(zhì)，不優(yōu)選。因此，在氣化元素Y的工序(b′)之前，優(yōu)選進(jìn)行將元素X結(jié)合在碳材料的表面的工序(b)。
(I)最后，對將熔融的金屬材料Z滲透至碳系材料之間、獲得復(fù)合金屬材料的工序(c)進(jìn)行說明。
根據(jù)本實施例的工序(c)，可以采用在具有元素W的物質(zhì)的存在下、使熔融的金屬材料Z滲透至在上述工序(b)或工序(b′)中獲得的碳系材料之間后、進(jìn)行固化的工序(c-1)。在工序(c-1)中，金屬材料Z是塊狀，可以在放置于碳系材料的上方的狀態(tài)下，熔融該金屬材料Z。滲透至碳系材料之間的金屬材料Z，與結(jié)合在碳系材料的元素X或元素Y結(jié)合，并與氛圍中的元素W結(jié)合，在碳系材料的周圍形成金屬系材料的非晶質(zhì)的周邊相。
在本實施例中，將工序(b)～工序(c)，參照圖2以及圖3對使熔融液滲透到碳系材料中的也就是所謂的采用非加壓滲透法制造的方法進(jìn)行說明。
圖2及圖3是利用非加壓滲透法制造復(fù)合金屬材料的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。工序(c-1)可以接著工序(b)或工序(b′)進(jìn)行。在上述實施例的工序(a)中獲得的復(fù)合彈性體可以使用與具有元素Y的物質(zhì)例如作為還原劑的鎂顆粒41、作為成為基體的金屬材料Z的鋁顆粒42、以及作為碳材料的例如碳納米纖維40混合、并在具有最終產(chǎn)品的形狀的成型模具內(nèi)預(yù)先模壓成型的復(fù)合彈性體4。如圖2所示，在密閉的容器1內(nèi)放入預(yù)先成型的復(fù)合彈性體4。在該復(fù)合彈性體4的上方放置成為基體的金屬材料Z塊例如鋁塊5。此外，將容器1的內(nèi)部通過連接在容器1的減壓裝置2例如真空泵進(jìn)行抽氣。而且，還可以從連接在容器1上的注入裝置3導(dǎo)入具有元素X的物質(zhì)以及具有元素W的物質(zhì)。作為注入裝置，例如可以使用氮氣瓶，導(dǎo)入的氮氣中含有少量的氧。在本實施例中，元素X是氧，元素W是氮以及氧。
接著，通過內(nèi)藏于容器1中未圖示的加熱裝置，將放置在容器1內(nèi)的復(fù)合彈性體4以及鋁塊5逐漸升溫加熱至大于等于鋁熔點。首先，在構(gòu)成被加熱的復(fù)合彈性體4的材料中，融點最低的彈性體氣化，進(jìn)行工序(b)。即，在碳材料的表面的碳上結(jié)合元素X，獲得碳系材料。繼續(xù)對容器1進(jìn)行升溫，融點比金屬材料Z低的具有元素Y的物質(zhì)氣化，進(jìn)行工序(b′)。即，氣化的元素Y與碳系材料的表面的元素X結(jié)合。再進(jìn)行升溫加熱的鋁塊5發(fā)生熔融成為熔融鋁(金屬材料Z的熔融液)，滲透到彈性體氣化而形成的空處。鎂顆粒41通過氣化可以使容器1內(nèi)成為還原氛圍，通過還原熔融鋁利用毛細(xì)管現(xiàn)象滲透到鋁顆粒42之間。然后，停止容器1的加熱裝置的加熱，使熔融鋁(金屬材料Z)冷卻、凝固，從而可以制造如圖3所示的碳系材料均勻分散了的復(fù)合金屬材料6。并且，通過選擇與成為基體的金屬材料Z容易結(jié)合的材料作為元素Y，可以提高碳系材料與基體的浸潤性，整體降低機(jī)械性質(zhì)的不均勻性，獲得均質(zhì)的復(fù)合金屬材料。
另外，如本實施例所述，可以在工序(a)中混合具有元素Y的物質(zhì)，也可以在工序(b)～(c)的容器1內(nèi)放置或?qū)刖哂性豗的物質(zhì)。
另外，在上述實施例中對非加壓滲透法進(jìn)行說明，但只要是滲透法就不限于此，例如可以使用通過惰性氣體等的氛圍的壓力進(jìn)行加壓的加壓滲透法。
根據(jù)本實施例的工序(c)，可以采用在具有元素W的物質(zhì)的存在下、使熔融的金屬材料Z與在上述工序(b)或工序(b′)中獲得的碳系材料一起進(jìn)行進(jìn)行粉末成型的工序(c-2)。在工序(c-2)中，金屬材料Z是顆粒狀或纖維狀的粉末，可以與碳系材料一起將金屬材料Z粉末成型。碳系材料和金屬材料Z在工序(c-2)之前用干式混合等被混合。如本實施例的工序(a)所述，優(yōu)選通過將金屬材料Z預(yù)先與彈性體混煉，提高碳系材料的分散性。
根據(jù)本實施例的工序(c-2)，例如將上述實施例中得到的碳系材料和金屬材料Z直接或與金屬材料Z相同金屬的基體金屬材料再進(jìn)行混合之后，在模具內(nèi)模壓，在金屬材料Z的燒結(jié)溫度(例如金屬材料Z是鋁時為550℃)下進(jìn)行煅燒，從而可以獲得復(fù)合金屬材料。
本實施例中的粉末成型和金屬成型加工的粉末成型相同，也就是說包含所謂的金屬粉末，另外，不只限于使用粉末原料，也可以包括事先預(yù)模壓成型在工序(b)或工序(b′)中獲得的碳系材料以及金屬材料Z而作為塊狀的原料。并且，作為粉末成型法除了一般的燒結(jié)法之外，還可以采用使用等離子燒結(jié)裝置的放電等離子燒結(jié)法(SPS)等。此外，碳系材料與基體金屬材料的顆粒的混合，可以采用干式混合、濕式混合等。在濕式混合的情況下，優(yōu)選向溶劑中的碳系材料的粉末混合基體金屬材料(濕式混合)。
通過這樣的粉末成型制造出的復(fù)合金屬材料，可以獲得使碳系材料分散在基體金屬材料(金屬材料Z)中的狀態(tài)。特別是，金屬材料Z和碳系材料，在工序(a)中完全良好地分散，可以通過直接粉末成型，獲得整體均質(zhì)的復(fù)合金屬材料。并且，當(dāng)在碳系材料中再加入基體金屬材料的時候，通過調(diào)整預(yù)先混合的金屬材料Z和基體金屬材料的混合比例，可以制造具有期望的物性的復(fù)合金屬材料。
工序(c-2)與上述的工序(c-1)同樣，金屬材料Z通過粉末成型，與結(jié)合在碳系材料的元素X或元素Y結(jié)合，并與氛圍中的元素W結(jié)合，在碳系材料的周圍形成金屬系材料的周邊相。
通過工序(c-1)以及工序(c-2)獲得的復(fù)合金屬材料，是在金屬系材料的基體中包含碳系材料的復(fù)合金屬材料，碳系材料在構(gòu)成碳材料的表面的碳原子上具有結(jié)合元素X的第一結(jié)合結(jié)構(gòu)和在元素X上結(jié)合元素Y的第二結(jié)合結(jié)構(gòu)。并且，復(fù)合金屬材料的基體在碳系材料的周圍包括由元素W和金屬材料Z組成的非晶質(zhì)的周邊相。該周邊相當(dāng)例如元素W包含氮以及氧、金屬材料Z為鋁的時候，在碳系材料的周圍形成包含鋁、氮、以及氧的非晶質(zhì)的周邊相。特別是，周邊相的主要組成元素為與金屬材料Z相同的鋁，與基體的結(jié)晶質(zhì)鋁之間的浸潤性良好。
通過形成這種非晶質(zhì)的周邊相，成為與作為基體的金屬材料Z和碳系材料之間的浸潤性被改善的復(fù)合金屬材料。
碳材料例如碳納米纖維的表面具有構(gòu)成碳納米纖維的碳原子與元素X結(jié)合、并元素X和元素Y結(jié)合的結(jié)構(gòu)。因此，復(fù)合金屬材料，碳系材料例如碳納米纖維的表面具有被碳和元素X的化合物層(例如氧化層)覆蓋、并被元素X和元素Y(例如鎂)的反應(yīng)物層覆蓋的結(jié)構(gòu)。這種復(fù)合金屬材料的表面結(jié)構(gòu)，可以通過X線分光分析(XPS)法或EDS分析(Energy Dispersive Spectrum)法進(jìn)行分析。
另外，對于復(fù)合金屬材料的周邊相，用電場放射掃描型電子顯微鏡(FE-SEM)觀察，可以通過照射點附近的元素分析進(jìn)行檢驗。
這樣獲得的復(fù)合金屬材料可以應(yīng)用于各種用途。例如，根據(jù)復(fù)合金屬材料或包含復(fù)合金屬材料，形成車輛用盤式制動器的卡鉗體、車輛用盤式制動器的托架、車輛用盤式制動器的盤形轉(zhuǎn)子、車輛用鼓式制動器的制動鼓、以及汽車用轉(zhuǎn)向節(jié)。并且，可以將這些卡鉗體、托架、盤形轉(zhuǎn)子、制動鼓、以及轉(zhuǎn)向節(jié)的全部作為根據(jù)本實施例的復(fù)合金屬材料，也可以部分包含復(fù)合金屬材料。當(dāng)部分包含復(fù)合金屬材料的時候，可以在鑄造各個產(chǎn)品時將復(fù)合金屬材料放置在模具內(nèi)，也可以將各個產(chǎn)品的碳系材料放置在模具內(nèi)，進(jìn)行工序(c)。
圖12是車輛用盤式制動器的正視圖。圖13是圖12中的車輛用盤式制動器的A-A′縱向剖面圖。圖14是車輛用鼓式制動器的正視圖。圖15是車輛用轉(zhuǎn)向節(jié)的正視圖。
如圖12和圖13所示，車輛用盤式制動器的卡鉗體是鉸鏈滑動型的車輛用盤式制動器80的卡鉗體82，包括作用部84和反作用部86，其中，在夾住與未圖示的車輪一體旋轉(zhuǎn)的圓盤狀的盤形轉(zhuǎn)子90的兩側(cè)，對置設(shè)置包含摩擦材料的墊部92a、92b而支承；橋部88，將這些作用部84和反作用部86跨過盤形轉(zhuǎn)子90的外側(cè)而連接。作用部84位于車體的內(nèi)側(cè)，包括內(nèi)部具有活塞842的汽缸844。在活塞842的盤形轉(zhuǎn)子90側(cè)的前端設(shè)有墊部92a。反作用部86，在對置于墊部92a的位置設(shè)有墊部92b。
在車輛用盤式制動器的托架83中，固定部832被固定在轉(zhuǎn)向節(jié)上，而卡鉗體82可以在托架83的卡鉗支承臂834、834上滑動。具體地，從卡鉗體82的作用部84的兩側(cè)突出的安裝臂846、846上，固定在反作用部86側(cè)延伸的未圖示的滑動銷，可以在托架83的卡鉗支承臂834、834內(nèi)部滑動。
汽車用轉(zhuǎn)向節(jié)100，如圖15所示，設(shè)置多個用于安裝懸架等的臂102，在其中央形成用于安裝未圖示的球軸承的嵌合孔104。嵌合孔104的內(nèi)周面形成球軸承安裝部106。
特別是，卡鉗體82的橋部88、橋部88和反作用部86的彎曲為L形狀的連接部分89、托架83的固定部832、轉(zhuǎn)向節(jié)100的臂102、以及球軸承安裝部106等，由于是應(yīng)力集中部位，因此，優(yōu)選使用本發(fā)明所涉及的復(fù)合金屬材料而進(jìn)行增強(qiáng)。可以將卡鉗體、托架、以及轉(zhuǎn)向節(jié)等的全部用根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合金屬材料形成，也可以在這些應(yīng)力集中部位部分配置作為增強(qiáng)材料的復(fù)合金屬材料，用產(chǎn)品的基體金屬材料鑄造形成該增強(qiáng)材料。
車輛用盤式制動器80的盤形轉(zhuǎn)子90以及圖14所示的車輛用鼓式制動器96的制動鼓98，由于具有滑動面900、982，因此，通過采用本發(fā)明所涉及的復(fù)合金屬材料，可以提高磨耗特性。例如，在盤形轉(zhuǎn)子90中，與包含摩擦材料的墊部92a、92b接觸的平滑的滑動面982形成在圓盤狀的本體的外周面的兩面。另外，例如，在制動鼓96中，與制動片99接觸的滑動面982形成在制動鼓98的內(nèi)周面上。特別是，盤形轉(zhuǎn)子90以及制動鼓98的滑動面900、982等，由于是滑動部分，因此，優(yōu)選使用本發(fā)明所涉及的復(fù)合金屬材料而進(jìn)行增強(qiáng)?？梢詫⒈P形轉(zhuǎn)子90以及制動鼓98等的全部用根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合金屬材料形成，也可以在這些滑動部分，部分地組合配置作為增強(qiáng)材料的復(fù)合金屬材料。
并且，卡鉗體82、托架83、盤形轉(zhuǎn)子90、制動鼓98以及轉(zhuǎn)向節(jié)100的本體所基體材料，考慮到制造的容易度等，使用了鋁，但是，特別是為了達(dá)到輕量化的目的，可以適當(dāng)?shù)貜匿X、鎂、鈦等所謂的輕金屬中選擇。
實施例以下，對本發(fā)明的實施例進(jìn)行敘述，但本發(fā)明并不僅限于此。
(實施例1～3，比較例1、2)(1)試樣的制造(a)復(fù)合彈性體(未交聯(lián)試樣)的制造第一工序在輥徑為6英寸的開式輥(輥溫度為10至20℃)中加入表1所示的規(guī)定量(100g)的高分子物質(zhì)(100重量份(phr))，使其卷繞在輥中。
第二工序?qū)⒈?所示量(重量份)的具有元素Y的物質(zhì)(鎂顆粒)以及金屬材料Z(鋁顆粒)加入到高分子物質(zhì)(彈性體)中。此時，輥間隔為1.5mm。并且，在下面說明加入的具有元素Y的物質(zhì)以及金屬材料Z的詳細(xì)情況。
第三工序接著，將表1所示量(重量份)的碳納米纖維(表1中記載為“CNT”)加入到包含金屬顆粒的高分子物質(zhì)中。此時，輥間隔為1.5mm。
第四工序加入完碳納米纖維后，從輥中取出高分子物質(zhì)和碳納米纖維的混合物。
第五工序使輥間隔從1.5mm變窄為0.3mm，加入混合物，進(jìn)行薄通。此時，兩個輥的表面速度比是1.1。反復(fù)進(jìn)行了十次薄通。
第六工序?qū)⑤侀g隔設(shè)定為預(yù)定的間隔(1.1mm)，加入進(jìn)行薄通的混合物，并取出。
這樣，得到實施例1～3的復(fù)合彈性體(未交聯(lián)試樣)。另外，作為比較例1使用鋁的鑄塊，作為比較例2使用碳納米纖維。
并且，在實施例1～3中，作為彈性體使用天然橡膠(NR)、EPDM、丁腈橡膠(NBR)。另外，作為具有元素Y的物質(zhì)，使用平均粒徑為50μm的鎂顆粒，作為金屬材料Z，使用平均粒徑為50μm的純鋁(99.7％為鋁)顆粒。并且，使用直徑(纖維徑)約為10～20nm的碳納米纖維。
(b～c)復(fù)合金屬材料的制造將在上述(a)的實施例1～3中獲得的復(fù)合彈性體(未交聯(lián)試樣)放置在容器(爐)內(nèi)，在其上放置鋁塊(純鋁鑄塊)，在惰性氣體(含有微量氧的氮)氛圍中逐漸升溫加熱至鋁的熔點(800℃)。在該升溫過程中，首先，在大于等于彈性體的氣化溫度時，氣化彈性體，之后氣化鎂，鋁塊發(fā)生熔融。鋁的熔融液滲透到復(fù)合彈性體中，以使與彈性體置換。使鋁的熔融液滲透之后，使其自然放冷、凝固，獲得復(fù)合金屬材料。
(2)采用脈沖NMR的測定對于各個復(fù)合彈性體，通過采用脈沖NMR的哈恩回波法進(jìn)行測定。該測定是采用日本電子(株)制的“JMN-MU25”進(jìn)行的。測定是在觀測核為1H，共振頻率為25MHz，90°脈沖寬度為2μsec的條件下進(jìn)行，通過哈恩法的脈沖序列(90°x-Pi-180°x)對Pi進(jìn)行各種變化從而測定減弱曲線。此外，試樣是插入試樣管到磁場的適當(dāng)范圍而進(jìn)行測定。測定溫度是150℃。利用該測定求出原料彈性體單體以及復(fù)合彈性體的第一自旋-自旋馳豫時間(T2n)、第二自旋-自旋馳豫時間(T2nn)、具有第二自旋-自旋馳豫時間的成分的成分分率(fnn)。此外還求出在測定溫度是30℃的情況下，原料彈性體單體的第一自旋-自旋馳豫時間(T2n)。測定結(jié)果如表1所示。沒有檢測出實施例1～3中的第二自旋-自旋馳豫時間(T2nn)。因此，具有第二自旋-自旋馳豫時間的成分的成分分率(fnn)為0(零)。
(3)流動溫度的測定對于原料彈性體單體以及復(fù)合彈性體，通過動態(tài)粘彈性測定(JIS K 6394)進(jìn)行了流動溫度的測定。具體地，流動溫度，對于寬5mm、長40mm、厚1mm的試樣給予正弦振動(小于等于±0.1％)，求出由此發(fā)生的應(yīng)力和位相差δ。此時，將溫度從-70℃開始以2℃/分鐘的升溫速度提高至150℃。其結(jié)果在表1中表示。在表1中，將到150℃沒有發(fā)現(xiàn)試樣的流動現(xiàn)象的情況記載為“大于等于150℃”。
(4)通過XPS分析的碳系材料的分析表1示出了對在上述(c)中獲得的實施例1～3的復(fù)合金屬材料中的碳系材料進(jìn)行XPS分析的結(jié)果。在表1中，確認(rèn)在碳系材料的第一碳材料的表面存在碳和氧的結(jié)合的時候，記載為“表面氧化”，沒有確認(rèn)碳和氧的結(jié)合的時候，記載為“無”。另外，圖4示出了實施例2的碳系材料的XPS數(shù)據(jù)的示意圖。第一線段50表示C＝O的雙鍵，第二線段60表示C-O的單鍵，第三線段70表示碳之間的結(jié)合。
(5)通過EDS分析的碳系材料的分析表1示出了對在上述(c)中獲得的實施例1～3的復(fù)合金屬材料進(jìn)行能量分散型X線分析(EDS)的結(jié)果。在表1中，確認(rèn)在碳系材料的周圍存在鎂的時候，記載為“有Mg”，沒有確認(rèn)鎂的時候，記載為“無”。另外，圖5、圖6、圖7示出了實施例1的碳系材料的EDS數(shù)據(jù)的示意圖。圖5～圖7是進(jìn)行EDS分析的圖像數(shù)據(jù)，由于用黑白圖像難以分辯，因此進(jìn)行了正負(fù)反轉(zhuǎn)處理等。圖5中的黑色部分表示碳，即表示作為第一碳材料的碳納米纖維的存在。圖6中的黑色部分表示氧的存在。圖7中的黑色(顏色深)部分表示鎂的存在。
(6)耐壓強(qiáng)度(壓縮耐力)的測定對于在上述(c)中獲得的實施例1～3的復(fù)合金屬材料以及比較例1的鋁鑄塊，測定了將厚度為5mm的10×10mm的試驗片以0.01mm/min壓縮時的0.2％強(qiáng)度(耐力)(σ0.2)。測定了耐壓強(qiáng)度的最大值、最小值、以及平均值(MPa)。其結(jié)果在表1中表示。
表1

根據(jù)本發(fā)明的實施例1～3，從表1中可以確認(rèn)以下事實。即包含具有元素Y的物質(zhì)、金屬材料Z以及碳納米纖維的復(fù)合彈性體在150℃下的自旋-自旋馳豫時間(T2n/150℃)，與不包含具有元素Y的物質(zhì)、金屬材料Z以及碳納米纖維的原料彈性體相比要短。此外，包含具有元素Y的物質(zhì)、金屬材料Z以及碳納米纖維的復(fù)合彈性體的成分分率(fnn/150℃)與原料彈性體相比要小。從這些數(shù)據(jù)可以看出碳納米纖維很好地分散在實施例所涉及的復(fù)合彈性體中。
并且，包含具有元素Y的物質(zhì)、金屬材料Z以及碳納米纖維的復(fù)合彈性體的流動溫度，與原料彈性體相比高20℃以上，動態(tài)粘彈性的溫度依存性小，具有良好的耐熱性。
此外，根據(jù)實施例1～3的復(fù)合金屬材料的電子顯微鏡(SEM)的碳納米纖維的分散狀態(tài)的觀察中，幾乎未觀察到碳納米纖維的凝聚，分散狀況良好。而在比較例1和2中，由于沒有包含碳納米纖維、也未進(jìn)行鑄造，因此，沒有進(jìn)行顯微鏡觀察(表1的橫線)。
(7)差示掃描熱量分析(DSC)首先，對在上述(c)中獲得的實施例1的復(fù)合金屬材料，在約為1100℃下進(jìn)行了真空升華處理的時候，基體的一部分升華。圖8是將真空升華處理后的復(fù)合金屬材料用電場放射掃描型電子顯微鏡拍攝的照片。在真空升華處理中未升華而殘留的物質(zhì)是復(fù)合金屬材料的約40重量％。并且，對實施例1的復(fù)合金屬材料，進(jìn)行差示掃描熱量分析(DSC)，融解的鋁量約為64重量％，不融解的部分約為36重量％。因此，在真空升華處理中升華的物質(zhì)是鋁，未升華的物質(zhì)是碳納米纖維和周邊相。
(8)通過X線衍射的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的分析對在上述(c)中獲得的實施例1的復(fù)合金屬材料，通過X線衍射(XRD)進(jìn)行了結(jié)晶結(jié)構(gòu)的分析。作為結(jié)晶成分被檢測出的成分幾乎都是鋁，在上述(7)中占復(fù)合金屬材料的約40重量％的周邊相是不具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的非晶質(zhì)(非晶體)相。
(9)通過電場放射掃描型電子顯微鏡的元素分析另外，對在上述(c)中獲得的實施例1的復(fù)合金屬材料，用電場放射掃描型電子顯微鏡(FE-SEM)觀察，進(jìn)行了照射點附近的元素分析。圖9示出了復(fù)合金屬材料的通過電場放射掃描型電子顯微鏡的反射電子圖。圖10示出了圖9的從左下延伸至右上的黑色部分(圖9的002點)的元素分析結(jié)果，圖11示出了其周圍的白色基體(圖9的001點)的元素分析結(jié)果。從圖11中可以知道白色基體部分是鋁。另外，圖9的黑色部分是非晶質(zhì)的周邊相。并且，從圖10的元素分析結(jié)果可以知道非晶質(zhì)的周邊相(黑色部分)具有鋁、氮、以及氧的各個元素。
從以上的情況可以知道，通過本發(fā)明，可以將一般很難分散于基材中的碳納米纖維分散在復(fù)合金屬材料中。另外，將一般與基體材料的浸潤性不好的碳納米纖維，通過氧和碳原子之間的第一結(jié)合、鎂和碳之間的第二結(jié)合、以及非晶質(zhì)的周邊相，可以獲得與基體鋁的浸潤性得到改善的復(fù)合金屬材料。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
符號說明1容器2減壓裝置3注入裝置4復(fù)合彈性體5鋁塊6復(fù)合金屬材料10第一輥20第二輥30彈性體40第一碳材料41具有元素Y的物質(zhì)42金屬材料Z80車輛用盤式制動器96車輛用鼓式制動器100汽車用轉(zhuǎn)向節(jié)
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合金屬材料，是在金屬系材料的基體中包含碳系材料的復(fù)合金屬材料，其中所述碳系材料具有在構(gòu)成碳材料的表面的碳原子上結(jié)合元素X的第一結(jié)合結(jié)構(gòu)；所述基體包含在所述碳系材料的周圍含有鋁、氮、以及氧的非晶質(zhì)的周邊相；所述元素X包含從硼、氮、氧、磷中選擇的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬材料，其中所述元素X是氧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬材料，其中所述碳系材料具有在所述元素X上結(jié)合元素Y的第二結(jié)合結(jié)構(gòu)；所述元素Y，包含從鎂、鋁、硅、鈣、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、鎬中選擇的至少一種
4.一種復(fù)合金屬材料的制造方法，包括工序(a)，將彈性體至少和碳材料混合，并利用剪切力分散而獲得復(fù)合彈性體；工序(b)，在具有元素X的物質(zhì)的存在的情況下，熱處理所述復(fù)合彈性體，使包含在該復(fù)合彈性體中的所述彈性體氣化，獲得碳系材料；以及工序(c-1)，在具有元素W的物質(zhì)的存在下，使熔融的金屬材料Z滲透至碳系材料之間后，進(jìn)行固化；其中，所述元素X包含從硼、氮、氧、磷中選擇的至少一種；所述元素W是氮和/或氧。
5.一種復(fù)合金屬材料的制造方法，包括工序(a)，將彈性體至少和碳材料混合，并利用剪切力分散而獲得復(fù)合彈性體；工序(b)，在具有元素X的物質(zhì)的存在下，熱處理所述復(fù)合彈性體，使包含在該復(fù)合彈性體中的所述彈性體氣化，獲得碳系材料；以及工序(c-2)，在具有元素W的物質(zhì)的存在下，將所述碳系材料和金屬材料Z一起粉末成型；其中，所述元素X包含從硼、氮、氧、磷中選擇的至少一種；所述元素W是氮和/或氧。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的復(fù)合金屬材料的制造方法，其中所述復(fù)合彈性體包含具有元素X的物質(zhì)，通過所述工序(b)的熱處理，在構(gòu)成所述碳材料的碳上結(jié)合所述元素X。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的復(fù)合金屬材料的制造方法，其中所述工序(b)在包含具有元素X的物質(zhì)的氛圍中進(jìn)行，在構(gòu)成所述碳材料的碳上結(jié)合所述元素X。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的復(fù)合金屬材料的制造方法，其中所述元素X是氧或氮。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的復(fù)合金屬材料的制造方法，其中包括工序(b′)，將在所述工序(b)中獲得的所述碳系材料與融點比所述碳材料低的具有元素Y的物質(zhì)一起熱處理，使該具有元素Y的物質(zhì)氣化，該元素Y結(jié)合在元素X上。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的復(fù)合金屬材料的制造方法，其中所述金屬材料Z是鋁或鎂，所述具有元素Y的物質(zhì)，包含從鎂、鋁、硅、鈣、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、鎬中選擇的至少一種元素Y。
11.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的復(fù)合金屬材料的制造方法，其中所述碳材料是碳黑。
12.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的復(fù)合金屬材料的制造方法，其中所述碳材料是碳纖維。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的復(fù)合金屬材料的制造方法，其中所述碳纖維是碳納米纖維。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的復(fù)合金屬材料的制造方法，其中所述碳納米纖維的平均直徑為0.5至500nm。
15.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的復(fù)合金屬材料的制造方法，其中所述彈性體的分子量為5000至500萬。
16.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的復(fù)合金屬材料的制造方法，其中所述彈性體在主鏈、側(cè)鏈以及末端鏈中的至少一個具有從雙鍵、三鍵、α氫、羰基、羧基、羥基、氨基、氰基、酮基、酰胺基、環(huán)氧基、酯基、乙烯基、鹵基、聚氨酯基、縮二脲基、脲基甲酸酯基、脲基等官能基中選擇的至少一種對于碳納米纖維具有親和性的不飽和鍵或基團(tuán)。
17.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的復(fù)合金屬材料的制造方法，其中所述彈性體是天然橡膠或丁腈橡膠。
18.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的復(fù)合金屬材料的制造方法，其中所述工序(a)是采用輥間隔為小于等于0.5mm的開式輥法進(jìn)行的。
19.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的復(fù)合金屬材料的制造方法，其中所述工序(a)通過密閉式混煉法進(jìn)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的復(fù)合金屬材料的制造方法，其中所述工序(a)通過多軸擠壓混煉法進(jìn)行。
21.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的復(fù)合金屬材料的制造方法，其中所述工序(a)在0℃至50℃下進(jìn)行。
22.一種根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制造方法獲得的復(fù)合金屬材料。
23.一種車輛用盤式制動器的卡鉗體，其由包含根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的復(fù)合金屬材料的材料形成。
24.一種車輛用盤式制動器的托架，其由包含根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的復(fù)合金屬材料的材料形成。
25.一種車輛用盤式制動器的盤形轉(zhuǎn)子，其由包含根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的復(fù)合金屬材料的材料形成。
26.一種車輛用鼓式制動器的制動鼓，其由包含根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的復(fù)合金屬材料的材料形成。
27.一種汽車用轉(zhuǎn)向節(jié)，其由包含根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的復(fù)合金屬材料的材料形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種包含改善表面的浸潤性的碳系材料的復(fù)合金屬材料及其制造方法。本發(fā)明還提供由包含復(fù)合金屬材料的材料形成的車輛用卡鉗體、托架、盤形轉(zhuǎn)子、鼓、以及轉(zhuǎn)向節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合金屬材料，是在金屬系材料的基體中包含碳系材料的復(fù)合金屬材料。碳系材料具有在構(gòu)成碳材料的表面的碳原子上結(jié)合元素X的第一結(jié)合結(jié)構(gòu)?；w包含在碳系材料的周圍含有鋁、氮、以及氧的非晶質(zhì)的周邊相。元素X包含從硼、氮、氧、磷中選擇的至少一種。
文檔編號C22C47/08GK1760400SQ20051010257
公開日2006年4月19日 申請日期2005年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月10日
發(fā)明者曲尾章, 野口徹 申請人:日信工業(yè)株式會社