JP2757928B2 - 金属粉末成形材の製造方法 - Google Patents
金属粉末成形材の製造方法Info
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- JP2757928B2 JP2757928B2 JP3273017A JP27301791A JP2757928B2 JP 2757928 B2 JP2757928 B2 JP 2757928B2 JP 3273017 A JP3273017 A JP 3273017A JP 27301791 A JP27301791 A JP 27301791A JP 2757928 B2 JP2757928 B2 JP 2757928B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属粉末成形材の製造方
法に係り，特に金属粉末に前処理を施した後，熱間成形
加工して金属部材を製造する方法に関するものである。
法に係り，特に金属粉末に前処理を施した後，熱間成形
加工して金属部材を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年，自動車，航空機等の分野における
構成部材の軽量化，高性能化，高負荷化が活発に検討さ
れている。中でも，合金組成，熱処理および加工を組み
合わせた従来の方法では，耐熱性，耐摩耗性，強度，耐
応力腐食割れなどの特性を向上させることが難しいた
め，急冷凝固粉を用いた粉末合金材の研究がさかんに行
われている。ただし，急冷凝固粉粒子の表面には酸化
物，吸着水，結晶水が存在する。これらは通常行われる
成形法（真空あるいは不活性ガス雰囲気で脱ガス処理
し，その後押出成形を実施する）では，水分はある程度
除去されても，粉末表面の酸化物の破砕は高押出比の押
出でも十分でない。このため，成形材の機械的性質，と
りわけ，靭性，成形方向と直角方向の機械的性質は十分
満足できるものではなかった。
構成部材の軽量化，高性能化，高負荷化が活発に検討さ
れている。中でも，合金組成，熱処理および加工を組み
合わせた従来の方法では，耐熱性，耐摩耗性，強度，耐
応力腐食割れなどの特性を向上させることが難しいた
め，急冷凝固粉を用いた粉末合金材の研究がさかんに行
われている。ただし，急冷凝固粉粒子の表面には酸化
物，吸着水，結晶水が存在する。これらは通常行われる
成形法（真空あるいは不活性ガス雰囲気で脱ガス処理
し，その後押出成形を実施する）では，水分はある程度
除去されても，粉末表面の酸化物の破砕は高押出比の押
出でも十分でない。このため，成形材の機械的性質，と
りわけ，靭性，成形方向と直角方向の機械的性質は十分
満足できるものではなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
するために，本発明者らは減圧雰囲気もしくは不活性ガ
ス雰囲気に保持された容器内において振動処理し，その
後成形することを既に提案した。この方法では急冷凝固
時に形成された粉末表面の厚酸化膜が十分除去され，振
動時の再酸化もほとんど生じず，しかも，押出成形材の
水素ガス量も低下することから，高靭性，等方性の素材
が得られるが，システム上，ハンドリング上繁雑であ
る。本発明が目的とするところは，減圧雰囲気，不活性
ガス雰囲気よりは靭性は劣るが無処理材よりも靭性が高
く，しかも，振動中に生成された酸化物あるいは粉末表
面部から脱落した酸化物が微細分散することにより強度
が高い材料を得ることを目的にしている。
するために，本発明者らは減圧雰囲気もしくは不活性ガ
ス雰囲気に保持された容器内において振動処理し，その
後成形することを既に提案した。この方法では急冷凝固
時に形成された粉末表面の厚酸化膜が十分除去され，振
動時の再酸化もほとんど生じず，しかも，押出成形材の
水素ガス量も低下することから，高靭性，等方性の素材
が得られるが，システム上，ハンドリング上繁雑であ
る。本発明が目的とするところは，減圧雰囲気，不活性
ガス雰囲気よりは靭性は劣るが無処理材よりも靭性が高
く，しかも，振動中に生成された酸化物あるいは粉末表
面部から脱落した酸化物が微細分散することにより強度
が高い材料を得ることを目的にしている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに，本発明者らは種々検討した結果，粉末にステンレ
スボールなどの媒体を用いることなく，大気中において
金属粉末に振動を与え，粉末同志の接触により表面が改
質された急冷凝固アルミニウム粉末を直ちにあるいは加
熱脱気処理後熱間成形加工して成形材を得ることによ
り，機材的性質の異方性が小さく，しかも高強度高靭性
の材料が低コストでかつ容易に得られることを見い出
し，本発明を完成した。なお，振動処理時の雰囲気は，
好ましくは相対湿度４０％以下が望ましい。
めに，本発明者らは種々検討した結果，粉末にステンレ
スボールなどの媒体を用いることなく，大気中において
金属粉末に振動を与え，粉末同志の接触により表面が改
質された急冷凝固アルミニウム粉末を直ちにあるいは加
熱脱気処理後熱間成形加工して成形材を得ることによ
り，機材的性質の異方性が小さく，しかも高強度高靭性
の材料が低コストでかつ容易に得られることを見い出
し，本発明を完成した。なお，振動処理時の雰囲気は，
好ましくは相対湿度４０％以下が望ましい。
【０００５】本発明方法の処理対象となる金属粉末は，
主として，急冷凝固して得られたＡｌ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｆ
ｅ，Ｎｉ，Ｗ，Ｍｏ等の金属あるいは合金である。この
場合，金属粉末として利用できる粉末の凝固時の冷却速
度は，各金属，合金によって異なるが，５０〜１０６℃
／ｓｅｃが好ましい。なぜなら，例えば，アルミニウム
合金の場合，冷却速度が５０℃／ｓｅｃ未満であるとア
ルミニウム合金中に含まれるＳｉ，Ｆｅ等の金属間化合
物が粗大に晶出し，得られる部材の機械的性質が低下す
る。このため冷却速度は５０℃／ｓｅｃ以上とする。一
方，冷却速度がが過度に高くても効果に差異はなく，急
冷技術が困難となり，コストアップを招くこととなる。
このため，冷却速度は５０〜１０６℃／ｓｅｃの範囲と
するのが好ましい。このようにして得られる金属粉末
は，製造条件により一般には球状，フレーク状，糸状等
の様々な形状を取り得る微細粉末である。
主として，急冷凝固して得られたＡｌ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｆ
ｅ，Ｎｉ，Ｗ，Ｍｏ等の金属あるいは合金である。この
場合，金属粉末として利用できる粉末の凝固時の冷却速
度は，各金属，合金によって異なるが，５０〜１０６℃
／ｓｅｃが好ましい。なぜなら，例えば，アルミニウム
合金の場合，冷却速度が５０℃／ｓｅｃ未満であるとア
ルミニウム合金中に含まれるＳｉ，Ｆｅ等の金属間化合
物が粗大に晶出し，得られる部材の機械的性質が低下す
る。このため冷却速度は５０℃／ｓｅｃ以上とする。一
方，冷却速度がが過度に高くても効果に差異はなく，急
冷技術が困難となり，コストアップを招くこととなる。
このため，冷却速度は５０〜１０６℃／ｓｅｃの範囲と
するのが好ましい。このようにして得られる金属粉末
は，製造条件により一般には球状，フレーク状，糸状等
の様々な形状を取り得る微細粉末である。
【０００６】本発明に好適な粉末合金としては，例え
ば，アルミニウム合金，具体的にはＡｌ−Ｓｉ系，Ａｌ
−Ｓｉ−Ｃｕ系，Ａｌ−Ｚｎ系の合金，Ａｌ−Ｆｅ系の
合金などが挙げられる。また，これらの合金はＭｇを含
んでいても良く，さらにＮｉ，Ｆｅ等の遷移金属を含ん
でいても良い。これらのアルミニウム合金に含有される
他の金属構成成分の含有量は，一般には次のような範囲
とされる。 Ｓｉ：１０〜３０重量％ Ｍｇ：０．２〜１０．０重量％ Ｃｕ：０．５〜８．０重量％ Ｆｅ：０．５〜１０．０重量％ Ｚｎ：０．０１〜１０．０重量％ 勿論，本発明は上記以外の各種のアルミニウム合金粉末
を始めとして，各種金属および合金の前処理に適用でき
る。
ば，アルミニウム合金，具体的にはＡｌ−Ｓｉ系，Ａｌ
−Ｓｉ−Ｃｕ系，Ａｌ−Ｚｎ系の合金，Ａｌ−Ｆｅ系の
合金などが挙げられる。また，これらの合金はＭｇを含
んでいても良く，さらにＮｉ，Ｆｅ等の遷移金属を含ん
でいても良い。これらのアルミニウム合金に含有される
他の金属構成成分の含有量は，一般には次のような範囲
とされる。 Ｓｉ：１０〜３０重量％ Ｍｇ：０．２〜１０．０重量％ Ｃｕ：０．５〜８．０重量％ Ｆｅ：０．５〜１０．０重量％ Ｚｎ：０．０１〜１０．０重量％ 勿論，本発明は上記以外の各種のアルミニウム合金粉末
を始めとして，各種金属および合金の前処理に適用でき
る。
【０００７】
【作用】本発明の処理方法によると，金属粉末表面が改
質されることから，ブリスターの発生が少なくなり，し
かも，粉末表面の酸化物が脱落することから，熱間成形
時の粉末同志の接合が効果的に進み，異方性の小さい材
料が得られる。しかも，分散した材料により高い強度が
得られる。
質されることから，ブリスターの発生が少なくなり，し
かも，粉末表面の酸化物が脱落することから，熱間成形
時の粉末同志の接合が効果的に進み，異方性の小さい材
料が得られる。しかも，分散した材料により高い強度が
得られる。
【０００８】ところで，本発明の前処理方法は，あくま
でも粒子同志の接触による粒子表面層の破壊ないし剥離
を行うものであり，改質媒体（例えば金属やセラミック
のボール）を用いたアトライタ，ボールミルによる撹
拌，メカニカルアロイング等とは異なる。すなわち，ア
トライタ，ボールミル等によっても粉末の表面の改質は
ある程度可能であるが，改質媒体が粉末の表面に衝突し
たときの衝撃により，粉末表面の結晶水等の水分や，酸
化物，水酸化物，あるいは改質媒体の微小破片，容器に
付着していた水分や不純物などが合金粒子の内部にとり
込まれる可能性がある。これに対し，本発明において
は，粒子同志の接触のみにより表面層を破壊ないし剥離
するので，水酸化物や水分等が合金粒子の内部に取り込
まれることがない。
でも粒子同志の接触による粒子表面層の破壊ないし剥離
を行うものであり，改質媒体（例えば金属やセラミック
のボール）を用いたアトライタ，ボールミルによる撹
拌，メカニカルアロイング等とは異なる。すなわち，ア
トライタ，ボールミル等によっても粉末の表面の改質は
ある程度可能であるが，改質媒体が粉末の表面に衝突し
たときの衝撃により，粉末表面の結晶水等の水分や，酸
化物，水酸化物，あるいは改質媒体の微小破片，容器に
付着していた水分や不純物などが合金粒子の内部にとり
込まれる可能性がある。これに対し，本発明において
は，粒子同志の接触のみにより表面層を破壊ないし剥離
するので，水酸化物や水分等が合金粒子の内部に取り込
まれることがない。
【０００９】
【実施例】以下，本発明の１実施例を示す。図１におい
て，金属粉末１の入ったアルミニウム缶密閉容器２を，
振動モータ５を有した振動装置４上に載置して固定治具
３により移動不可能に固定した。振動装置４は，例え
ば，永久磁石または励磁コイルによる強磁界内におかれ
た可動部コイルに交番電流を供給して加振力を得る動電
形を用いた。
て，金属粉末１の入ったアルミニウム缶密閉容器２を，
振動モータ５を有した振動装置４上に載置して固定治具
３により移動不可能に固定した。振動装置４は，例え
ば，永久磁石または励磁コイルによる強磁界内におかれ
た可動部コイルに交番電流を供給して加振力を得る動電
形を用いた。
【００１０】なお，比較例として真空脱気する方法を示
すが，その場合は，図１に２点鎖線で示すように，アル
ミニウム缶密閉容器２上部にコック６を設け，コック６
から真空ポンプ７に至る配管を配設した。
すが，その場合は，図１に２点鎖線で示すように，アル
ミニウム缶密閉容器２上部にコック６を設け，コック６
から真空ポンプ７に至る配管を配設した。
【００１１】このように構成された装置において，振動
装置４ないしは真空ポンプ７を起動し，アルミニウム缶
密閉容器２に装填された金属粉末１に，例えば０．２〜
２０時間，好ましくは０．５〜５時間，特に好ましくは
１〜２時間程度振動を加える。振動の条件は，加速度が
１〜２００Ｇ，振幅が１０μｍ〜５ｃｍとした。振動数
は略２〜２０００Ｈｚとなる。振動波としては矩形波の
ものを用いて加速度を大きく，衝突力すなわち衝突エネ
ルギを大きくし，粉体の表面の酸化物を剥離し，表面改
質がより良くなるようにした。なお，容器内部の粉末に
外部より回転運動を与えて粉末表面を改質することもで
きる。
装置４ないしは真空ポンプ７を起動し，アルミニウム缶
密閉容器２に装填された金属粉末１に，例えば０．２〜
２０時間，好ましくは０．５〜５時間，特に好ましくは
１〜２時間程度振動を加える。振動の条件は，加速度が
１〜２００Ｇ，振幅が１０μｍ〜５ｃｍとした。振動数
は略２〜２０００Ｈｚとなる。振動波としては矩形波の
ものを用いて加速度を大きく，衝突力すなわち衝突エネ
ルギを大きくし，粉体の表面の酸化物を剥離し，表面改
質がより良くなるようにした。なお，容器内部の粉末に
外部より回転運動を与えて粉末表面を改質することもで
きる。
【００１２】ガスマトマイズ法により作成した冷却速度
１０２〜１０４℃／ｓｅｃの７０９１合金粉末（平均粒
径；７０μｍ）を相対湿度３８％の大気中で図１に示す
振動装置を用いて所定の時間改質処理した。同粉末５２
０℃で１時間，真空中で脱気処理した後，大気にさらす
ことなく押出機を用いて熱間成形した。押出成形の条件
は次のとおりである。 押出温度４２０℃，押出速度３ｍｍ／ｓｅｃ，押出比１
０ 得られた成形棒に熱処理（Ｔ６処理）を施し，これから
押出成形方向と押出直角方向について引張試験を行っ
た。得られた結果を表１に示す。減圧雰囲気で振動処理
した比較例Ｎｏ２に比べれば，大気中で振動処理した実
施例Ｎｏ１は，Ｔ方向引張強さはやや低いがＬ方向引張
強さはむしろ高い。しかも，無処理の場合のＬ，Ｔ方向
いずれの強度よりも高い値を示している。
１０２〜１０４℃／ｓｅｃの７０９１合金粉末（平均粒
径；７０μｍ）を相対湿度３８％の大気中で図１に示す
振動装置を用いて所定の時間改質処理した。同粉末５２
０℃で１時間，真空中で脱気処理した後，大気にさらす
ことなく押出機を用いて熱間成形した。押出成形の条件
は次のとおりである。 押出温度４２０℃，押出速度３ｍｍ／ｓｅｃ，押出比１
０ 得られた成形棒に熱処理（Ｔ６処理）を施し，これから
押出成形方向と押出直角方向について引張試験を行っ
た。得られた結果を表１に示す。減圧雰囲気で振動処理
した比較例Ｎｏ２に比べれば，大気中で振動処理した実
施例Ｎｏ１は，Ｔ方向引張強さはやや低いがＬ方向引張
強さはむしろ高い。しかも，無処理の場合のＬ，Ｔ方向
いずれの強度よりも高い値を示している。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
熱間成形加工する前に大気中で振動を粉末に与え表面改
質するために，粉末同志の接合が効果的に進み，しか
も，粉末表面の脱落酸化物が微細分散するために高い靭
性の粉末成形材が得られる。
熱間成形加工する前に大気中で振動を粉末に与え表面改
質するために，粉末同志の接合が効果的に進み，しか
も，粉末表面の脱落酸化物が微細分散するために高い靭
性の粉末成形材が得られる。
【図１】本発明を実施するための振動装置の縦断面図で
ある。
ある。
１ アルミニウム合金粉末 ２ 缶密閉容器 ４ 振動装置 ６ コック ７ 真空ポンプ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−99206（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−130301（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−143701（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−219107（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22F 1/00 - 3/26 C22C 1/04 - 1/05
Claims (1)
- 【請求項１】 大気中において，金属粉末に振動を与
え，粉末同志の接触により表面が改質された急冷凝固ア
ルミニウム粉末を直ちにあるいは加熱脱気処理後熱間成
形加工して成形材を得ることを特徴とするアルミニウム
合金粉末成形材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3273017A JP2757928B2 (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | 金属粉末成形材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3273017A JP2757928B2 (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | 金属粉末成形材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0525502A JPH0525502A (ja) | 1993-02-02 |
| JP2757928B2 true JP2757928B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=17522004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3273017A Expired - Lifetime JP2757928B2 (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | 金属粉末成形材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2757928B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6393008B1 (ja) | 2017-04-27 | 2018-09-19 | 株式会社コイワイ | 高強度アルミニウム合金積層成形体及びその製造方法 |
| KR102085079B1 (ko) * | 2018-03-15 | 2020-03-05 | 주식회사 포스코 | 롤 마모 측정장치 |
-
1991
- 1991-07-23 JP JP3273017A patent/JP2757928B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0525502A (ja) | 1993-02-02 |
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