JP2000087161A - Sintered composite material and its manufacture - Google Patents

Sintered composite material and its manufacture

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JP2000087161A
JP2000087161A JP10254070A JP25407098A JP2000087161A JP 2000087161 A JP2000087161 A JP 2000087161A JP 10254070 A JP10254070 A JP 10254070A JP 25407098 A JP25407098 A JP 25407098A JP 2000087161 A JP2000087161 A JP 2000087161A
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Japan
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powder
composite material
graphite
sintered composite
particle size
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JP10254070A
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Japanese (ja)
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Kazuto Watanabe
和人 渡辺
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Zexel Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To uniformly disperse graphite powder in Al or Al alloy without the aggregation even if the surface of the graphite powder is not coated with a metal and to manufacture a sintered composite material excellent in wear resistance and lubricity. SOLUTION: A powdery mixture of an Al-base metal powder and graphite powder whose shape is massive is prepd. The ratio of the particle diameter of the graphite powder to that of the metal powder is >=0.2. The powdery mixture is compacted and the resultant green compact is sintered to manufacture the objective sintered composite material contg. graphite particles dispersed in a continuous phase of Al or Al alloy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、焼結複合材料及び
その製造方法に関し、特に、耐摩耗性に優れたAl基焼
結複合材料及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a sintered composite material and a method for producing the same, and more particularly, to an Al-based sintered composite material having excellent wear resistance and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】耐摩耗
性を有するアルミニウム系合金に対する需要は、例え
ば、シリンダライナー、軸受、オイルポンプサイドブレ
ード、コンプレッサー等の摺動部材の分野においてかな
り多い。従来から耐摩耗性アルミニウム基合金である共
晶または過共晶Al−Si合金は、Alマトリックス中
に初晶及び共晶のSiを分散した組織を有することか
ら、優れた耐摩耗性を示すことが知られている。
2. Description of the Related Art There is a considerable demand for aluminum-based alloys having wear resistance in the field of sliding members such as cylinder liners, bearings, oil pump side blades and compressors. Conventionally, a eutectic or hypereutectic Al-Si alloy, which is a wear-resistant aluminum-based alloy, exhibits excellent wear resistance because it has a structure in which primary and eutectic Si are dispersed in an Al matrix. It has been known.

【0003】また、アルミニウム系合金の耐摩耗性をさ
らに向上させるために、粉末材料にセラミックスや金属
間化合物等の硬質粒子及び/又は固体潤滑剤等の潤滑粒
子を添加して成形した焼結複合材料も知られている。硬
質粒子としては、SiC、Al、Si、T
iC、TiAl、ほう酸Al等が知られている。潤滑
粒子としては、二硫化モリブデン(MoS)、グラファ
イト等が知られている。
Further, in order to further improve the wear resistance of an aluminum alloy, a sintered composite formed by adding hard particles such as ceramics and intermetallic compounds and / or lubricating particles such as a solid lubricant to a powder material. Materials are also known. As hard particles, SiC, Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , T
iC, Ti 3 Al, Al borate and the like are known. As the lubricating particles, molybdenum disulfide (MoS 2 ), graphite and the like are known.

【0004】ところが、粉末材料にセラミックスや金属
間化合物等の硬質粒子を添加した場合、焼結複合材料自
体の耐摩耗性は向上するが、当該焼結複合材料が、例え
ば摺動部材の一方として用いられると、相手方金属への
激しい攻撃、大きな摩擦を生ぜしめる。その結果、部品
を構成する相手方金属の寿命を著しく低下させるため、
焼結複合材料の摩擦係数はできるだけ低くするのが望ま
しい。
However, when hard particles such as ceramics and intermetallic compounds are added to the powder material, the wear resistance of the sintered composite material itself is improved, but the sintered composite material is used as one of the sliding members, for example. When used, it can cause a heavy attack on the opponent's metal, causing great friction. As a result, the life of the counterpart metal that constitutes the part is significantly reduced,
It is desirable that the coefficient of friction of the sintered composite be as low as possible.

【0005】また、粉末材料に潤滑粒子としてMoS
を添加した場合、Alとの反応により潤滑効果が発揮さ
れないことや、大気との酸化が問題となり特殊な焼結手
法を用いなくてはいけない。また、粉末材料に潤滑粒子
としてグラファイトを用いた場合、グラファイトが層状
の結晶構造を有していて、これが外力で壊れ(劈開)やす
いものであるため、焼結複合材料の焼結性を妨げる要因
となる。すなわち、Al粉末との混合プロセス中にグラ
ファイトが破壊され、これにより生成された微細なグラ
ファイト粉末がAl粉末表面に付着し、焼結複合材料の
焼結性を妨げる。また、微細なグラファイトの凝集のた
めグラファイトの均一分散が不可能となる。このような
問題点を改善するために、グラファイト粉末に予め金属
をコーティングさせる方法(特開昭57−89404号
公報、特開昭59−110702号公報)が知られてい
る。しかし、グラファイト粉末に金属を均一にコーティ
ングすることや、コーティング量を最適化することは困
難である。また、金属コーティングはコスト高にもつな
がる。
Further, MoS 2 is used as lubricating particles in a powder material.
In the case where is added, a lubricating effect is not exhibited due to the reaction with Al, and oxidation with the air becomes a problem, so that a special sintering method must be used. Also, when graphite is used as the lubricating particles in the powder material, the graphite has a layered crystal structure, which is easily broken (cleaved) by an external force. Becomes That is, the graphite is destroyed during the mixing process with the Al powder, and the fine graphite powder generated thereby adheres to the surface of the Al powder and hinders the sinterability of the sintered composite material. In addition, the uniform dispersion of graphite becomes impossible due to the aggregation of fine graphite. In order to solve such problems, a method of coating a graphite powder with a metal in advance (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 57-89404 and 59-110702) is known. However, it is difficult to coat the graphite powder uniformly with the metal and to optimize the coating amount. Metal coatings also increase costs.

【0006】そこで、本発明の目的は、金属コーティン
グを行わずとも、上記問題点を改善し、耐摩耗性、潤滑
性に優れるアルミニウム又はアルミニウム合金からなる
焼結複合材料及びその製造方法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a sintered composite material made of aluminum or an aluminum alloy which is improved in wear resistance and lubricity while improving the above-mentioned problems without performing metal coating, and a method for producing the same. It is in.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の焼結複合材料
は、アルミニウム又はアルミニウム合金の連続相にグラ
ファイト粒子が分散していることを特徴とする。
The sintered composite material according to the present invention is characterized in that graphite particles are dispersed in a continuous phase of aluminum or an aluminum alloy.

【0008】また、本発明の焼結複合材料の製造方法
は、アルミニウム基の金属粉末とグラファイト粉末の粒
径比(グラファイト粉末径/金属粉末径)が、0.2以上
である混合粉末を圧粉成形し、圧粉成形して得た圧粉体
を焼結することを特徴とする。
Further, the method for producing a sintered composite material of the present invention comprises the steps of: pressing a mixed powder having an aluminum-based metal powder and a graphite powder having a particle diameter ratio (graphite powder diameter / metal powder diameter) of 0.2 or more. It is characterized in that powder compacts are formed and the compacts obtained by compacting are sintered.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の焼結複合材料に用いられ
るアルミニウム合金は、アルミニウムの材料としての性
質を改善等するため、マンガン、ケイ素、マグネシウ
ム、銅又は亜鉛などを含む合金であることができる。具
体的には、Al−Si系、Al−Cu系、Al−Mg
系、Al−Si−Cu系、Al−Si−Mg系からなる
群から選択される少なくとも1種の合金を挙げることが
できる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The aluminum alloy used for the sintered composite material of the present invention may be an alloy containing manganese, silicon, magnesium, copper, zinc or the like in order to improve the properties of aluminum as a material. it can. Specifically, Al-Si based, Al-Cu based, Al-Mg
At least one alloy selected from the group consisting of Al-Si-Cu-based, Al-Si-Mg-based.

【0010】本発明の焼結複合材料は、このようなアル
ミニウム又はアルミニウム合金の連続相にグラファイト
粒子が点在する組織を有する。アルミニウム又はアルミ
ニウム合金が連続相となることにより、焼結複合材料の
潤滑性を保持しつつ、強度及び耐摩耗性も向上させるこ
とができる。グラファイト粒子の分散状態は、好ましく
は、グラファイト粒子が均一に分散するのが良い。
The sintered composite material of the present invention has a structure in which graphite particles are scattered in the continuous phase of such aluminum or aluminum alloy. When the aluminum or aluminum alloy forms the continuous phase, the strength and wear resistance can be improved while maintaining the lubricating property of the sintered composite material. The dispersed state of the graphite particles is preferably such that the graphite particles are uniformly dispersed.

【0011】また、本発明の焼結複合材料は、50%以
上のグラファイト粒子の縦横比が5以下であることがで
きる。好ましくは、70%以上、より好ましくは80%
以上のグラファイト粒子の縦横比が5以下である。縦横
比は、好ましくは、3以下である。具体的には、グラフ
ァイト粒子の粒径は、20〜180μmである。このグ
ラファイト粒子の粒径は、好ましくは、50〜120μ
mであり、より好ましくは、70〜100μmである。
また、立体的に見た場合、本発明の焼結複合材料は、5
0%以上のグラファイト粒子の高さ/縦比が5以下である
ことができる。好ましくは、70%以上、より好ましく
は80%以上のグラファイト粒子の高さ/縦比が5以下
であることができる。
In the sintered composite material of the present invention, the aspect ratio of graphite particles of 50% or more can be 5 or less. Preferably 70% or more, more preferably 80%
The graphite particles have an aspect ratio of 5 or less. The aspect ratio is preferably 3 or less. Specifically, the particle size of the graphite particles is 20 to 180 μm. The particle size of the graphite particles is preferably 50 to 120 μm.
m, and more preferably 70 to 100 μm.
Also, when viewed three-dimensionally, the sintered composite material of the present invention
The height / aspect ratio of graphite particles of 0% or more can be 5 or less. Preferably, the height / length ratio of the graphite particles of 70% or more, more preferably 80% or more, may be 5 or less.

【0012】グラファイトは、黒鉛、石墨などとも呼ば
れ、炭素の同素体の一つである。本発明の複合材料で用
いるグラファイトには、天然に産出されるものや、人工
的に作られるものの両方が含まれる。
[0012] Graphite, also called graphite, graphite, etc., is one of the allotropes of carbon. The graphite used in the composite material of the present invention includes both those produced naturally and those produced artificially.

【0013】グラファイト粒子の含有量は、複合材料の
耐摩耗性及び潤滑性を向上させるという観点を考慮して
適宜決定することができ、例えば2vol%以上とするこ
とできる。前記含有量は、好ましくは、5〜10vol%
である。
The content of the graphite particles can be appropriately determined in consideration of improving the wear resistance and lubricity of the composite material, and can be, for example, 2 vol% or more. The content is preferably 5 to 10 vol%
It is.

【0014】また、本発明の焼結複合材料の粉末は、マ
トリックス粉末とグラファイト粉末の混合粉末を用い
る。但し、グラファイト粉末粒径は、マトリックス粉末
との粒径比(グラファイト粉末径/金属粉末径)が、0.
2以上となるものを選ぶ。マトリックス粉末には上述の
アルミニウム又はアルミニウム合金とすることができ
る。本発明の焼結複合材料におけるアルミニウムは、高
純度のアルミニウムのみならずFe、Siのなどの不純
物を多少含むものも含まれる。さらに、アルミニウム合
金の金属粉末には、Al−Si系、Al−Cu系、Al
−Mg系、Al−Si−Cu系、Al−Si−Mg系か
らなる群から選択される少なくとも1種を挙げることが
できる。
As the powder of the sintered composite material of the present invention, a mixed powder of a matrix powder and a graphite powder is used. However, the graphite powder particle size is such that the particle size ratio (graphite powder diameter / metal powder diameter) to the matrix powder is 0.
Choose one that is 2 or more. The matrix powder may be the above-mentioned aluminum or aluminum alloy. The aluminum in the sintered composite material of the present invention includes not only high-purity aluminum but also aluminum containing a small amount of impurities such as Fe and Si. Furthermore, aluminum alloy metal powders include Al-Si, Al-Cu, Al
At least one selected from the group consisting of -Mg-based, Al-Si-Cu-based, and Al-Si-Mg-based can be given.

【0015】アルミニウムを含有する金属粉末とグラフ
ァイト粉末との粒径比(グラファイト粉末径/金属粉末
径)は、0.2以上であり、好ましくは、0.2〜1.
8であり、より好ましくは、0.5〜1.2であり、さ
らに好ましくは、0.7〜1.0である。粒径比を0.
2以上としたのは、既存の複合材料と比較して耐摩耗性
向上を図るためである。粒径比を0.2〜1.8とした
のは、グラファイト粉末がアルミニウムを含有する金属
粉末に付着し、複合材料の焼結性を妨げるのを回避する
ためである。下限を0.2としたのは、これ以下のグラ
ファイト粉末では、従来と同様にグラファイト粉末が金
属粉末に付着し、焼結複合材料の焼結性を妨げるからで
ある。上限を1.8としたのは、グラファイト粉末粒径
が大きすぎると、焼結複合材料の強度低下につながるた
めである。但し、複合材料の用途が主として耐摩耗性を
目的とするものである場合には、粒径比の上限は特に限
定されない。尚、ここで粒径比とは、平均粒子径の比を
意味する。
The particle size ratio between the metal powder containing aluminum and the graphite powder (diameter of graphite powder / diameter of metal powder) is 0.2 or more, preferably from 0.2 to 1.
8, more preferably from 0.5 to 1.2, and even more preferably from 0.7 to 1.0. When the particle size ratio is 0.
The reason why the number is 2 or more is to improve the abrasion resistance as compared with the existing composite material. The reason for setting the particle size ratio to 0.2 to 1.8 is to prevent the graphite powder from adhering to the metal powder containing aluminum and hindering the sinterability of the composite material. The lower limit is set to 0.2 because, for graphite powders below this, graphite powder adheres to the metal powder as in the prior art and hinders the sinterability of the sintered composite material. The reason for setting the upper limit to 1.8 is that if the graphite powder particle size is too large, the strength of the sintered composite material will decrease. However, when the use of the composite material is mainly intended for wear resistance, the upper limit of the particle size ratio is not particularly limited. Here, the particle size ratio means the ratio of the average particle size.

【0016】グラファイト粉末は、金属粉末との粒径比
が0.2以上であれば、その形状は特に限定されない。
例えば、形状としては、球状、片状、塊状などを挙げる
ことができる。好ましくは、塊状のものを用いることが
できる。塊状のグラファイト粉末を用いることにより、
さらに粉末混合時の粒径破壊が低減し、微細なグラファ
イトのAl粉末表面への付着が少ないという利点があ
る。
The shape of the graphite powder is not particularly limited as long as the particle size ratio to the metal powder is 0.2 or more.
For example, the shape may be a sphere, a flake, a lump, or the like. Preferably, a lump can be used. By using massive graphite powder,
Further, there is an advantage that the particle size destruction at the time of powder mixing is reduced, and the fine graphite is hardly attached to the surface of the Al powder.

【0017】アルミニウムの平均粒径を一般的な粉末製
造法により得られる約100μmとすると、平均粒径2
0〜180μmのグラファイト粉末を使用できる。使用
するグラファイト粉末の平均粒径の範囲は、母材となる
アルミニウム又はアルミニウム合金粉末の粒径にも応じ
て適宜変化させることができる。母材であるアルミニウ
ム粉末等として、例えば、急冷凝固法などにより得られ
た小さいものを使用する場合、その分だけ平均粒径の小
さいグラファイトを使用することができる。母材のアル
ミニウム粉末も小さくなり微細になれば、微細なグラフ
ァイトが付着しにくくなり、その結果、焼結複合材料の
焼結性を妨げにくくなる。
Assuming that the average particle size of aluminum is about 100 μm obtained by a general powder manufacturing method, the average particle size is 2 μm.
0-180 μm graphite powder can be used. The range of the average particle size of the graphite powder to be used can be appropriately changed according to the particle size of the aluminum or aluminum alloy powder as the base material. For example, when a small aluminum powder obtained by a rapid solidification method or the like is used as a base material such as aluminum powder, graphite having a small average particle size can be used accordingly. If the aluminum powder of the base material is also small and fine, fine graphite becomes difficult to adhere, and as a result, the sinterability of the sintered composite material is hardly hindered.

【0018】グラファイト粒子の含有量は、焼結複合材
料の耐摩耗性及び潤滑性を向上させるという観点を考慮
して適宜決定することができ、例えば2vol%以上の範
囲とすることできる。前記含有量は、好ましくは、5〜
10vol%である。
The content of the graphite particles can be appropriately determined in consideration of improving the wear resistance and lubricity of the sintered composite material, and can be, for example, 2 vol% or more. The content is preferably from 5 to
10 vol%.

【0019】マトリックス粉末中にグラファイト(粒径
比0.2以上)を均一に分散させるために混合し、その
後冷間プレス等により圧粉成形する。
The graphite (particle size ratio: 0.2 or more) is mixed in the matrix powder to uniformly disperse it, and then compacted by cold pressing or the like.

【0020】そして、0.2以上の粒径比をもつマトリ
ックス粉末とグラファイトとの混合粉末を、圧粉成形す
る。圧粉成形は、一般に、成形用金型に混合粉末を充填
した後、圧縮機(プレス)によって加圧する。より高密
度、高強度の製品を得るためには、成形圧を高めるか又
は再加圧を行ってもよい。
Then, a mixed powder of matrix powder and graphite having a particle size ratio of 0.2 or more is compacted. In the compacting, generally, after a mixed powder is filled in a molding die, pressure is applied by a compressor (press). To obtain a product with higher density and higher strength, the molding pressure may be increased or re-pressing may be performed.

【0021】その後、圧粉成形して得られた圧粉体に必
要に応じて脱ガス処理を施す。この脱ガス処理は、主に
圧粉体の水分を除去するために行う。
Thereafter, the compact obtained by compacting is subjected to a degassing treatment as required. This degassing process is mainly performed to remove the moisture of the green compact.

【0022】このようにして得られた圧粉体を焼結し
て、焼結複合材料を製造することができる。焼結の方法
は、ホットプレス法、粉末押し出し、粉末鍛造法、粉末
圧延法又は、等方圧成形法等を挙げることができる。
The green compact thus obtained can be sintered to produce a sintered composite material. Examples of sintering methods include hot pressing, powder extrusion, powder forging, powder rolling, and isostatic pressing.

【0023】ホットプレス法は、混合粉末を圧縮成形若
しくは封缶等に充填し、必要に応じて脱ガスを行い、加
熱中に圧縮して焼結を行う方法である。粉末押し出し
は、押し出し機で混合粉末を押し出して成形固化する方
法である。粉末鍛造法は、熱関で鍛造して行う方法であ
る。粉末圧延法は、混合粉末を直接圧延して薄板に成形
する粉末圧延法をいう。等方圧成形法は、混合粉末を封
缶等の容器に充填し、かかる容器に液体媒体などを通じ
て圧力を等方に加えて成形する方法で、熱間で行うHI
Pと冷間で行うCIPがある。
The hot pressing method is a method in which the mixed powder is subjected to compression molding or filling in a sealed can or the like, degassing is performed as required, and compression is performed during heating to perform sintering. Powder extrusion is a method in which a mixed powder is extruded by an extruder and solidified by molding. The powder forging method is a method in which forging is performed by heat. The powder rolling method refers to a powder rolling method in which a mixed powder is directly rolled and formed into a thin plate. The isotropic pressing method is a method in which a mixed powder is filled in a container such as a sealed can or the like, and a pressure is applied to the container isotropically through a liquid medium or the like to form the container.
There is CIP performed cold with P.

【0024】一般には、上述の焼結を行うことにより、
焼結複合材料を得ることができるが、製品によっては、
焼結後に熱処理などの二次加工を施してもよい。例え
ば、製品の強度を増加させたい場合には、均質化処理、
時効処理などを施してもよい。
Generally, by performing the above-described sintering,
A sintered composite can be obtained, but depending on the product,
After sintering, secondary processing such as heat treatment may be performed. For example, if you want to increase the strength of the product,
Aging treatment or the like may be performed.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明す
る。 実施例1 ホットプレス法の焼結金属作成プロセスにより本発明の
焼結複合材料を作成した。作成プロセスは、既存のもの
と同様であり、(1)原料粉末を用意し、(2)粉末を混合
し、(3)圧粉体を作製し、(4)脱ガスし、(5)熱間プレ
ス(ホットプレス)を行って、(6)焼結複合材料が形成さ
れる。
The present invention will be further described below with reference to examples. Example 1 A sintered composite material of the present invention was produced by a sintered metal production process of a hot press method. The production process is the same as the existing one, (1) prepare raw material powder, (2) mix powder, (3) produce green compact, (4) degas, (5) heat Hot pressing is performed to form (6) a sintered composite material.

【0026】本発明に係る焼結複合材料として、前記
(1)のマトリックスには、過共晶Al−Si合金を用い
た。平均粒径は、約100μmである。これに粒径比
(グラファイト粉末径/金属粉末径)が0.1、0.5及
び1.0になるようなグラファイト粉末を10体積%添
加した。これらをブレンダー(混合機)で前記(2)の粉末
混合を行い、前記(3)の圧粉体は冷間プレスにより形成
した。得た圧粉体に前記(4)の脱ガス処理として、真空
加熱脱ガス処理を行った。そして、前記(5)のホットプ
レスを、500℃、4ton/cmで5分間行い、前記
(6)の焼結複合材料を得た。
As the sintered composite material according to the present invention,
For the matrix of (1), a hypereutectic Al-Si alloy was used. The average particle size is about 100 μm. The particle size ratio
10% by volume of graphite powder was added such that (diameter of graphite powder / diameter of metal powder) became 0.1, 0.5 and 1.0. These were mixed with the powder of the above (2) using a blender (mixer), and the green compact of the above (3) was formed by cold pressing. The resulting green compact was subjected to a vacuum heating degassing process as the degassing process (4). Then, the hot pressing of (5) is performed at 500 ° C. and 4 ton / cm 2 for 5 minutes.
A sintered composite material (6) was obtained.

【0027】図1は、前述したホットプレス法により得
られた焼結複合材料のうち、過共晶Al−Si合金に粒
径比(グラファイト粉末径/金属粉末径)0.1(図1
(a)参照)、0.5(図1(b)参照)及び1.0(図1(c)
参照)となる前記グラファイト粉末を添加して得た焼結
複合材料の組織写真を示す。図1中黒く写っているのが
グラファイトであり、それ以外の部分が母材の過共晶A
l−Si合金である。粒径比0.1の焼結複合材料につ
いては、図1(a)の組織状態から明らかなように、アル
ミニウムのみが連続相を形成しておらず、母材であるア
ルミニウム合金粒子の界面に存在するグラファイトも部
分的に連続相を形成している。それに対して粒径比0.
5及び1.0の焼結複合材料ではアルミニウム合金のみ
が連続相を形成しその中にグラファイト粒子が均一分散
している。粒径比0.5の焼結複合材料については、グ
ラファイト粒子の平均粒径は、50μmであり、粒径比
1.0の焼結複合材料については、グラファイト粒子の
平均粒径は、100μmであった。
FIG. 1 shows that among the sintered composite materials obtained by the hot pressing method described above, the hypereutectic Al—Si alloy had a particle size ratio (diameter of graphite powder / diameter of metal powder) of 0.1 (FIG. 1).
(see FIG. 1 (a)), 0.5 (see FIG. 1 (b)) and 1.0 (see FIG. 1 (c)).
3) shows a micrograph of a structure of a sintered composite material obtained by adding the above graphite powder. Graphite is shown in black in FIG. 1, and the other parts are hypereutectic A of the base material.
1-Si alloy. For the sintered composite material having a particle size ratio of 0.1, as is apparent from the structure state of FIG. 1 (a), only aluminum does not form a continuous phase, and the interface is formed at the interface of the aluminum alloy particles as the base material. The graphite present also forms partly a continuous phase. On the other hand, the particle size ratio of 0.
In the sintered composite materials of 5 and 1.0, only the aluminum alloy forms a continuous phase in which graphite particles are uniformly dispersed. For a sintered composite material having a particle size ratio of 0.5, the average particle size of graphite particles is 50 μm, and for a sintered composite material having a particle size ratio of 1.0, the average particle size of graphite particles is 100 μm. there were.

【0028】これらの焼結複合材料に関して、摩耗特性
評価の試験を行った。試験装置としては、図2に示すボ
ールオンディスク摩耗試験機を用いた。この摩耗特性評
価は、ボールオンディスク摩耗試験機で、ディスク形状
の焼結複合材料に、一定荷重でボールを押しつけなが
ら、焼結複合材料を回転させる方式である。試験条件
は、以下の通りである。 ボール:軸受鋼(SUJ−2、直径6mm) 荷重:1.0N 周速:60mm/秒 摺動距離:200×10mm 試験雰囲気: 無潤滑大気中
With respect to these sintered composite materials, a test for evaluating wear characteristics was performed. As a test device, a ball-on-disk wear tester shown in FIG. 2 was used. This evaluation of wear characteristics is a method of rotating a sintered composite material while pressing a ball against a disc-shaped sintered composite material with a constant load using a ball-on-disk wear tester. The test conditions are as follows. Ball: Bearing steel (SUJ-2, diameter 6 mm) Load: 1.0 N Circumferential speed: 60 mm / sec Sliding distance: 200 × 10 3 mm Test atmosphere: Unlubricated atmosphere

【0029】試験の結果を、図3に示す。図3の横軸
は、グラファイト粒子の粒径を、縦軸は、摩耗体積を示
す。なお、マトリックス粉末の平均粒子径は、100μ
mである。
FIG. 3 shows the results of the test. The horizontal axis in FIG. 3 indicates the particle size of the graphite particles, and the vertical axis indicates the wear volume. The average particle size of the matrix powder was 100 μm.
m.

【0030】図3から明らかなように、マトリックス粉
末とグラファイト粉末の粒径比が0.2〜1.8の場
合、摩耗体積が小さいことから、本発明の焼結複合材料
は優れた摩耗特性を示すことが分る。
As is apparent from FIG. 3, when the particle size ratio between the matrix powder and the graphite powder is 0.2 to 1.8, the sintered composite material of the present invention has excellent wear characteristics because the wear volume is small. You can see that

【0031】実施例2 次に、実施例1と同様に、ホットプレス法により作成し
た焼結複合材料と、粉末押出し法により作成した焼結複
合材料を準備した。粉末押出し法の作成プロセスは、既
存のものと同様であり、(1)原料粉末を用意し、(2)粉
末を混合し、(3)圧粉体を作製し、(4)脱ガスし、(5)
押出しを行って、(6)焼結複合材料が形成される。
Example 2 Next, as in Example 1, a sintered composite material prepared by a hot press method and a sintered composite material prepared by a powder extrusion method were prepared. The preparation process of the powder extrusion method is the same as the existing one, (1) prepare raw material powder, (2) mix powder, (3) produce green compact, (4) degas, (5)
Extrusion is performed to form (6) a sintered composite material.

【0032】図4は、ホットプレス法及び粉末押出し法
により得られた焼結複合材料のうち、過共晶Al−Si
合金に粒径比(グラファイト粉末径/金属粉末径)0.5
となるように、グラファイト粉末を添加して得た焼結複
合材料の組織写真を示す。但し、押し出し品は押出方向
に垂直な縦断面写真である。図4中黒く写っているのが
グラファイトであり、それ以外の部分が母材の過共晶A
l−Si合金である。ホットプレス品には、若干マトリ
ックス粉末表面にグラファイトが付着している。それに
対して、押し出し品は、押し出すことにより付着してい
るグラファイトが破壊され、そのことが焼結性の向上に
つながる。
FIG. 4 shows the hypereutectic Al-Si of the sintered composite material obtained by the hot pressing method and the powder extrusion method.
Particle size ratio (graphite powder diameter / metal powder diameter) 0.5 to alloy
2 shows a micrograph of a structure of a sintered composite material obtained by adding a graphite powder. However, the extruded product is a vertical cross-sectional photograph perpendicular to the extrusion direction. Graphite is black in FIG. 4, and the other part is hypereutectic A of the base metal.
1-Si alloy. In the hot pressed product, graphite is slightly attached to the surface of the matrix powder. On the other hand, in the extruded product, the graphite adhered by the extrusion is destroyed, which leads to improvement in sinterability.

【0033】次に、粒径比を0.5とした場合のホット
プレス法及び粉末押出し法により得られた焼結複合材料
の機械的特性(ロックウエル硬さ)を評価した。硬さは、
ロックウエル硬度計を用いて測定した。結果を図5に示
す。図5中「F」は、ホットプレス又は押出ししたまま
の状態のものを、図5中「T6」は、ホットプレス又
は、押出しした後、溶体化処理後、時効処理を行ったも
のである。図5から明らかなように、粉末押出し法によ
る焼結複合材料は、ホットプレス法のものと比較して、
焼結複合材料の硬さを向上させることができた。
Next, the mechanical properties (Rockwell hardness) of the sintered composite material obtained by the hot press method and the powder extrusion method when the particle size ratio was 0.5 were evaluated. The hardness is
It was measured using a Rockwell hardness tester. FIG. 5 shows the results. “F” in FIG. 5 shows a hot-pressed or extruded state, and “T6” in FIG. 5 shows a hot-pressed or extruded state, a solution treatment, and an aging treatment. As is apparent from FIG. 5, the sintered composite material obtained by the powder extrusion method is different from that obtained by the hot press method in that
The hardness of the sintered composite material could be improved.

【0034】実施例3 本発明に係る焼結複合材料と、従来技術による焼結複合
材料との間で、摩擦摩耗特性評価を行った。試験装置
は、実施例1で説明したものと同様のものを用いた。試
験条件も実施例1と同様の条件とした。
Example 3 Friction and wear characteristics were evaluated between the sintered composite material according to the present invention and a sintered composite material according to the prior art. The same test apparatus as that described in Example 1 was used. The test conditions were the same as in Example 1.

【0035】本発明に係る焼結複合材料としては、金属
粉末とグラファイトの粒径比が、0.5で製造した焼結
複合材料で、グラファイトの平均粒径が、50μmのも
のを用意した。 摩耗特性の比較材として、既存のA3
90(鋳造材)、Al−16Si押し出し材を準備した。
試験の結果を図6に示す。図6(a)は、各材料に対する
摩耗体積を、図6(b)は、各材料に対する摩耗係数をそ
れぞれ示す。この結果から明らかなように、摩耗量、摩
耗係数ともに、比較材と比べて本発明の焼結複合材料の
特性が良好な結果を示した。すなわち、本発明の焼結複
合材料の潤滑性が極めて優れていることが分る。
As the sintered composite material according to the present invention, a sintered composite material produced with a particle size ratio of metal powder to graphite of 0.5 and an average particle size of graphite of 50 μm was prepared. As a comparison material for wear characteristics, existing A3
90 (cast material), an Al-16Si extruded material was prepared.
FIG. 6 shows the results of the test. FIG. 6A shows the wear volume for each material, and FIG. 6B shows the wear coefficient for each material. As is evident from the results, the sintered composite material of the present invention showed good results in both the amount of wear and the coefficient of wear as compared with the comparative material. That is, it is found that the lubricating property of the sintered composite material of the present invention is extremely excellent.

【0036】また、比較材として、金属粉末とグラファ
イト粉末の粒径比が0.1で製造した焼結複合材料を用
意した。さらに、金属粉末とグラファイト粉末表面に予
め銅を被覆した粉末の粒径比が0.1で製造した焼結複
合材料を用意した。試験の結果を図7に示す。図7(a)
は、各材料に対する摩耗体積を、図7(b)は、各材料に
対する摩擦係数をそれぞれ示す。図7から明らかなよう
に、本発明の焼結複合材料は、Cuコーティングしなく
てもCuコーティングした材料と同等の性能が得られ
た。
As a comparative material, a sintered composite material manufactured with a particle size ratio of metal powder to graphite powder of 0.1 was prepared. Further, a sintered composite material manufactured by preparing a metal powder and a powder in which the surface of graphite powder was previously coated with copper at a particle size ratio of 0.1 was prepared. The results of the test are shown in FIG. FIG. 7 (a)
Shows the wear volume for each material, and FIG. 7B shows the friction coefficient for each material. As is clear from FIG. 7, the sintered composite material of the present invention obtained the same performance as the Cu-coated material without Cu coating.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によれば、柔らかくて摩擦係数が
高く、摩耗し易い材料であるアルミニウム又はアルミニ
ウム合金において、粒径比が0.2以上となるようなグ
ラファイト粉末を添加することにより、グラファイトに
金属をコーティングする事なく、アルミニウム又はアル
ミニウム合金の連続相にグラファイト粒子を点在させる
ことができ、耐摩耗性を向上した焼結複合材料を得るこ
とができる。Al基金属は、軽量化に適合する利点を有
する反面、柔らかくて摩擦係数が高く、摩耗し易い材料
であるため、従来は表面処理を施して耐摩耗性を付与し
てきたが、本発明の耐摩耗性焼結複合材料は、別途に表
面処理を行う必要がなく高度な耐摩耗性を有する。
According to the present invention, aluminum or an aluminum alloy, which is soft and has a high friction coefficient and is easily worn, is added with a graphite powder having a particle size ratio of 0.2 or more. Graphite particles can be scattered in a continuous phase of aluminum or an aluminum alloy without coating the graphite with a metal, and a sintered composite material having improved wear resistance can be obtained. Al-based metals have the advantage of being compatible with weight reduction, but are soft, have high friction coefficients, and are easily abraded, and thus have been conventionally subjected to surface treatment to impart abrasion resistance. The wear-resistant sintered composite material has high wear resistance without requiring a separate surface treatment.

【0038】また、本発明によれば、本発明の焼結複合
材料を摺動部材の一方として用いた場合でも、相手方金
属への攻撃性を低減化することができる。
Further, according to the present invention, even when the sintered composite material of the present invention is used as one of the sliding members, the aggressiveness to the counterpart metal can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】過共晶Al−Si合金にグラファイトを含有す
る組織状態を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a structure state in which a hypereutectic Al—Si alloy contains graphite.

【図2】ボールオンディスク摩耗試験機を示す図であ
る。
FIG. 2 is a view showing a ball-on-disk wear tester.

【図3】本発明の焼結複合材料の摩耗量を示す図であ
る。
FIG. 3 is a view showing the amount of wear of the sintered composite material of the present invention.

【図4】ホットプレス法及び粉末押出し法による本発明
の焼結複合材料の組織状態を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a structure state of a sintered composite material of the present invention by a hot press method and a powder extrusion method.

【図5】ホットプレス法及び粉末押出し法による本発明
の焼結複合材料の硬度を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the hardness of the sintered composite material of the present invention by a hot press method and a powder extrusion method.

【図6】本発明の焼結複合材料及び比較材の摩耗量、摩
耗係数を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a wear amount and a wear coefficient of the sintered composite material of the present invention and a comparative material.

【図7】本発明の焼結複合材料及び比較材の摩耗量、摩
耗係数を示す図である。
FIG. 7 is a view showing a wear amount and a wear coefficient of the sintered composite material of the present invention and a comparative material.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミニウム又はアルミニウム合金の連
続相にグラファイト粒子が分散していることを特徴とす
る焼結複合材料。
1. A sintered composite material comprising graphite particles dispersed in a continuous phase of aluminum or an aluminum alloy.
【請求項2】 50%以上のグラファイト粒子の縦横比
が5以下である請求項1に記載の焼結複合材料。
2. The sintered composite material according to claim 1, wherein an aspect ratio of graphite particles of 50% or more is 5 or less.
【請求項3】 アルミニウム合金が、Al−Si系、A
l−Cu系、Al−Mg系、Al−Si−Cu系、Al
−Si−Mg系からなる群から選択される少なくとも1
種の合金である請求項1又は2に記載の焼結複合材料。
3. The method according to claim 1, wherein the aluminum alloy is Al-Si based,
l-Cu, Al-Mg, Al-Si-Cu, Al
At least one selected from the group consisting of —Si—Mg based
The sintered composite material according to claim 1 or 2, which is a kind of alloy.
【請求項4】 アルミニウムを含有する金属粉末とグラ
ファイト粉末の粒径比(グラファイト粉末径/金属粉末
径)が、0.2以上である混合粉末を圧粉成形し、圧粉
成形して得られた圧粉体を焼結することを特徴とする焼
結複合材料の製造方法。
4. A powder mixture obtained by subjecting a mixed powder having a particle diameter ratio (a graphite powder diameter / a metal powder diameter) of at least 0.2 to a metal powder containing aluminum and a graphite powder to be powder compacted and compacted. A method for producing a sintered composite material, comprising sintering a compact.
【請求項5】 アルミニウムを含有する金属粉末とグラ
ファイト粉末の粒径比(グラファイト粉末径/金属粉末
径)が、1.8以下である混合粉末を圧粉成形し、圧粉
成形して得られた圧粉体を焼結する請求項4記載の方
法。
5. A powder mixture obtained by subjecting a mixed powder having a particle size ratio of graphite powder to a metal powder containing aluminum (diameter of graphite powder / diameter of metal powder) of 1.8 or less to compaction and compaction. 5. The method according to claim 4, wherein the compact is sintered.
【請求項6】 前記グラファイト粉末の形状が、塊状で
ある請求項4又は5に記載の方法。
6. The method according to claim 4, wherein the shape of the graphite powder is a lump.
【請求項7】 前記焼結を、ホットプレス法、粉末押し
出し法、粉末鍛造法、粉末圧延法又は等方圧成形法によ
り行う請求項4〜6のいずれか1項に記載の方法。
7. The method according to claim 4, wherein the sintering is performed by hot pressing, powder extrusion, powder forging, powder rolling, or isostatic pressing.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012157514A1 (en) * 2011-05-13 2012-11-22 東洋炭素株式会社 Metal-carbon composite material and method for producing same
CN112387977A (en) * 2020-08-14 2021-02-23 南昌航空大学 Preparation method of graphene/aluminum composite material

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012157514A1 (en) * 2011-05-13 2012-11-22 東洋炭素株式会社 Metal-carbon composite material and method for producing same
JP2012236751A (en) * 2011-05-13 2012-12-06 Toyo Tanso Kk Metal-carbon composite material and method for producing the same
CN112387977A (en) * 2020-08-14 2021-02-23 南昌航空大学 Preparation method of graphene/aluminum composite material

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