JP2021133398A - アルミニウム押出材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い特性を有するアルミニウム押出材の製造方法を提供すること。【解決手段】アルミニウム押出材の製造方法は、冷間静水圧プレス成形法により真密度比が７０％以上９５％未満のアルミニウム圧粉体を成形し、圧粉体を押出加工する。【選択図】なし

Description

本発明はアルミニウム押出材の製造方法に関する。

なお本明細書及び特許請求の範囲では、文中に特に明示する場合を除き、アルミニウムの語は純アルミニウム及びアルミニウム合金の双方を含む意味で用いられる。

アルミニウムは軽量である上、高強度、高加工性などの優れた特性を有している。そのようなアルミニウムからなる部材を製造する方法として、例えば、特開昭５９−１３０４１号公報（特許文献１）は、特定の組成を有するアルミニウム合金粉末を用いて熱間金型成形法によりアルミニウム合金圧粉体を成形し、この圧粉体を熱間押出加工することを開示している。

特開昭５９−１３０４１号公報

上述の方法では圧粉体の成形方法として熱間金型成形法が用いられているが、この熱間金型成形法によれば、一般に、粉末を長時間予備加熱する必要があるし、潤滑剤を金型に塗布したり潤滑剤を粉末に混合したりする必要がある。そのため、粉末の長時間予備加熱によって粉末の酸化が進み易い。粉末の酸化が進んだ場合、粉末について過時効が発生し、その結果、押出加工により得られる押出材の特性（例：機械的特性）が低下する。さらに、潤滑剤による粉末へのコンタミが発生し、やはり押出加工により得られる押出材の特性が低下する。

本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、高い特性を有するアルミニウム押出材の製造方法を提供することにある。

本発明は以下の手段を提供する。

１） 冷間静水圧プレス成形法により真密度比が７０％以上９５％未満のアルミニウム圧粉体を成形し、前記圧粉体を押出加工する、アルミニウム押出材の製造方法。

本発明は以下の効果を奏する。

本発明では、冷間水圧プレス成形法によりアルミニウム圧粉体を成形することにより、粉末を長時間予備加熱する必要がないし、潤滑剤による粉末へのコンタミも生じない。さらに、圧粉体の真密度比が９５％未満であることにより、圧粉体の高密度化による押出材の特性の低下も抑制される。これにより、高い特性を有するアルミニウム押出材を得ることができる。さらに、圧粉体の真密度比が７０％以上であることにより、高いハンドリング性を有する圧粉体を成形することができる。

本発明の一実施形態について以下に説明する。

本実施形態に係るアルミニウム押出材の製造方法は、冷間静水圧プレス成形法（ＣＩＰ成形法）により真密度比が７０％以上９５％未満のアルミニウム圧粉体を成形する工程（この工程を「圧粉体成形工程」ともいう）と、この圧粉体を押出加工する工程（この工程を「押出加工工程」ともいう）とを含む。したがって、圧粉体は押出加工用素材として用いられる。

圧粉体成形工程において、冷間静水圧プレス成形法によるアルミニウム圧粉体の成形は例えば次のように行う。

すなわち、常温のアルミニウム粉末をゴム型内に充填して密封し、常温の液体圧力媒体（例：水）でゴム型の外側から等方的に加圧圧縮する。これにより、所定の真密度比を有する圧粉体を成形する。

アルミニウム粉末の材料の種類は限定されるものではなく、例えばＡｌ−Ｆｅ系及びＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系が用いられる。

アルミニウム粉末の平均粒径は限定されるものではなく、例えば１５μｍ〜１００μｍの範囲である。

成形圧力は限定されるものではなく、好ましくは９８ＭＰａ〜４９０ＭＰａの範囲である。

圧粉体の成形方法として冷間静水圧プレス成形法を用いることにより、アルミニウム粉末を予備加熱する必要がないし、潤滑剤による粉末へのコンタミも生じない。

圧粉体の真密度比は７０％以上９５％未満でなければならない。その理由は次のとおりである。

圧粉体の真密度比が９５％以上である場合、圧粉体中のアルミニウム粉末間の隙間が小さすぎるため、押出加工工程において、粉末間の相対移動量が少なくなって粉末表面の酸化皮膜があまり破損せず、粉末同士が結合しにくくなる。その結果、押出材の特性（例：機械的特性）が低下する。

これに対し、圧粉体の真密度比が９５％未満である場合、押出加工工程において、上述した問題が生じず、したがって高い特性（例：機械的特性）を有するアルミニウム押出材を得ることができる。圧粉体の特に好ましい真密度比の上限は８６％である。

圧粉体の真密度比が７０％未満である場合、圧粉体が衝撃により割れやすく、ハンドリング性が悪い。

これに対し、圧粉体の真密度比が７０％以上である場合、圧粉体は衝撃に対して強く、高いハンドリング性を有する。圧粉体の特に好ましい真密度比の下限は７５％である。

押出加工工程において、圧粉体への押出加工は常法に従って行われ、例えば熱間押出加工により行われる。これにより、所望するアルミニウム押出材が得られる。

ただし本発明は、押出加工が熱間押出加工（例：熱間直接押出加工、熱間間接押出加工）により行われることに限定されるものではなく、その他に例えば、冷間押出加工により行われてもよい。

以上で本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々に変更可能である。

本発明の具体的な実施例及び比較例を以下に示す。ただし、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

＜実施例１〜５、比較例１〜３＞
大気中のアトマイズ法により製造された平均粒径が７３μｍの非球状のアルミニウム粉末（その材料：Ａl−Ｆｅ系）を圧粉体用材料として用意した。そして、この粉末を用いて様々な真密度比を有するアルミニウム圧粉体（その寸法：直径２０３ｍｍ、長さ２７０ｍｍを冷間静水圧プレス成形法（実施例１〜５、比較例２〜３）又は熱間金型成形法（比較例１）により成形した。

そして、各圧粉体のハンドリング性の評価のため、各圧粉体の割れの有無を肉眼で調べた。

次いで、各圧粉体を熱間間接押出加工により押出加工し、これにより棒状のアルミニウム押出材（その寸法：直径７２ｍｍ、長さ１５００ｍｍ〜２０００ｍｍ）を製造した。

そして、各押出材から引張試験用試験片（ＬＴ方向）を採取し、各試験片について引張試験を行った。

以上の結果を表１にまとめて示す。

表１中の「成形体の成形方法」欄において、「ＣＩＰ成形法」とは冷間静水圧プレス成形法により圧粉体を成形したこと、「熱間金型成形」とは熱間金型成形法により圧粉体を成形したことをそれぞれ意味している。

圧粉体の真密度比は、圧粉体の寸法と重量を測定して算出した圧粉体のかさ密度を用いて算出した。

「圧粉体のハンドリング性」欄において、「○」は圧粉体に割れがなかったこと、「×」は圧粉体に割れがあったことをそれぞれ意味している。

「押出材の引張特性」欄において、「○」は引張試験において０．２％耐力を測れたこと、「×」は０．２％耐力を測れなかったことをそれぞれ意味している。また、「−」は押出材を製造できなかったことを意味している。

同表から分かるように、実施例１〜５では、圧粉体は高いハンドリング性を有すること及び押出材は高い引張特性を有することを確認し得た。

本発明はアルミニウム押出材の製造方法に利用可能である。

Claims (1)

1. 冷間静水圧プレス成形法により真密度比が７０％以上９５％未満のアルミニウム圧粉体を成形し、前記圧粉体を押出加工するアルミニウム押出材の製造方法。