JP2798709B2 - アルミニウム合金粉末焼結部品の製造方法 - Google Patents
アルミニウム合金粉末焼結部品の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば事務機器、コンピューター関連機器
等に用いられる、低熱膨張の高延性高ケイ素アルミニウ
ム合金粉末焼結部品の製造方法に関する。
等に用いられる、低熱膨張の高延性高ケイ素アルミニウ
ム合金粉末焼結部品の製造方法に関する。
最近事務機器、コンピュータ関連機器の分野では、消
費電力の低減、振動による雑音発生の防止、可能性の向
上等の必要性から軽量なアルミニウム合金製部品の利用
が増えつつある。これらの用途では、軽量化と同時に使
用温度環境が変化しても熱膨張による狂いが生じないよ
う部品の熱膨張係数を低減したいとの要請が高まりつつ
ある。本発明は以上の市場動向を踏まえて、このような
用途に利用可能な低熱膨張の高ケイ素アルミニウム合金
部品の安価な製造方法を提供することを目的としたもの
である。
費電力の低減、振動による雑音発生の防止、可能性の向
上等の必要性から軽量なアルミニウム合金製部品の利用
が増えつつある。これらの用途では、軽量化と同時に使
用温度環境が変化しても熱膨張による狂いが生じないよ
う部品の熱膨張係数を低減したいとの要請が高まりつつ
ある。本発明は以上の市場動向を踏まえて、このような
用途に利用可能な低熱膨張の高ケイ素アルミニウム合金
部品の安価な製造方法を提供することを目的としたもの
である。
［従来の技術及び解決しようとする問題点］ 従来、低熱膨張の高ケイ素アルミニウム合金の複雑形
状部品の製造方法としてはダイキャスト法が一般的であ
った。しかしながらダイキャスト法では３次元的な複雑
形状の部品が造れるといった利点がある一方で、寸法精
度が不十分であり、また型抜きのためテーパーをつける
必要がありそのため、鋳造後高コストの機械加工を必要
とする場合が少なくない。またブローホール等の鋳造欠
陥のため、特性面で信頼性に欠けるといった問題が存在
した。
状部品の製造方法としてはダイキャスト法が一般的であ
った。しかしながらダイキャスト法では３次元的な複雑
形状の部品が造れるといった利点がある一方で、寸法精
度が不十分であり、また型抜きのためテーパーをつける
必要がありそのため、鋳造後高コストの機械加工を必要
とする場合が少なくない。またブローホール等の鋳造欠
陥のため、特性面で信頼性に欠けるといった問題が存在
した。
また別の方法としては、溶解法で製造したインゴット
を出発原料として、押出法で製造した展伸材を素材とし
て、旋盤等により機械加工で製造する等の方法も採用さ
れている。しかしながら、Si量の増加とともに粗大な初
晶Siが析出しやすく、またインゴットを鋳造時に偏析が
起りやすく加工性が劣化するため、このような方法で製
造できる合金のSiの含有量は高々12wt％程度であり、ま
たかなりの工数の機械加工を必要とし、しかも加工歩留
りが低く、結果的に部品の価格を高める原因となってい
た。
を出発原料として、押出法で製造した展伸材を素材とし
て、旋盤等により機械加工で製造する等の方法も採用さ
れている。しかしながら、Si量の増加とともに粗大な初
晶Siが析出しやすく、またインゴットを鋳造時に偏析が
起りやすく加工性が劣化するため、このような方法で製
造できる合金のSiの含有量は高々12wt％程度であり、ま
たかなりの工数の機械加工を必要とし、しかも加工歩留
りが低く、結果的に部品の価格を高める原因となってい
た。
このような問題点を解決するために、ニアネットシェ
イプ法としての特長を生かせる粉末冶金法で製造する方
法についても試みまれている。しかし、アルミニウム及
びアルミニウム合金粉末の表面には安定な酸化被膜が存
在しているため、通常の粉末冶金法すなわち粉末を室温
でプレス成形してその後焼結して部品を得る方法ではア
ルミニウム合金の粉末冶金部品の製造は難しいとされて
きた。そのような難しさを解決するため、アルミニウム
合金の粉末冶金部品の一般的な製造方法としては、純ア
ルミニウム粉に銅、マグネシウム、シリコン等の合金用
元素粉をブレンドしたいわゆる素粉末混合法により、焼
結時にこれらの元素とアルミニウムとの低融点の共晶を
生成させる液相焼結による方法が利用されている。しか
しながら高ケイ素合金はもともと融点が低く、焼結温度
を高めることができず、このような液相焼結を利用でき
ないこと、粉末の硬度が大きく成形性が悪く粉末粒子同
士の接触が不十分であること、またそのため表面の酸化
被膜が破壊されにくいこと等の理由により、通常の粉末
冶金法すなわち圧粉成形焼結法では充分な機械的性質、
特に延性の良好な部品を得ることは不可能であった。
イプ法としての特長を生かせる粉末冶金法で製造する方
法についても試みまれている。しかし、アルミニウム及
びアルミニウム合金粉末の表面には安定な酸化被膜が存
在しているため、通常の粉末冶金法すなわち粉末を室温
でプレス成形してその後焼結して部品を得る方法ではア
ルミニウム合金の粉末冶金部品の製造は難しいとされて
きた。そのような難しさを解決するため、アルミニウム
合金の粉末冶金部品の一般的な製造方法としては、純ア
ルミニウム粉に銅、マグネシウム、シリコン等の合金用
元素粉をブレンドしたいわゆる素粉末混合法により、焼
結時にこれらの元素とアルミニウムとの低融点の共晶を
生成させる液相焼結による方法が利用されている。しか
しながら高ケイ素合金はもともと融点が低く、焼結温度
を高めることができず、このような液相焼結を利用でき
ないこと、粉末の硬度が大きく成形性が悪く粉末粒子同
士の接触が不十分であること、またそのため表面の酸化
被膜が破壊されにくいこと等の理由により、通常の粉末
冶金法すなわち圧粉成形焼結法では充分な機械的性質、
特に延性の良好な部品を得ることは不可能であった。
そのため、高ケイ素のアルミニウム粉末冶金材料の製
造方法として、粉末をプレス成形して得たビレットを熱
間押出しして充分な塑性変形を与えることにより粉末粒
子表面の酸化被膜を破壊して金属同志の接触をはかり、
特性を向上する方法（例：特開昭52−109415）が提案さ
れている。しかしながらこのような方法では高価な熱間
押出工程を必要として、しかも得られる製品は中間製品
の押出形材であり、最終部品形状に加工するためにはさ
らに鍛造や機械加工を必要とし、歩留りが低く経済的で
ないといった問題があった。
造方法として、粉末をプレス成形して得たビレットを熱
間押出しして充分な塑性変形を与えることにより粉末粒
子表面の酸化被膜を破壊して金属同志の接触をはかり、
特性を向上する方法（例：特開昭52−109415）が提案さ
れている。しかしながらこのような方法では高価な熱間
押出工程を必要として、しかも得られる製品は中間製品
の押出形材であり、最終部品形状に加工するためにはさ
らに鍛造や機械加工を必要とし、歩留りが低く経済的で
ないといった問題があった。
また、別の方法としては圧粉成形焼結法でまずプリフ
ォームを得て、それを熱間で型鍛造して部品に加工する
方法いわゆる粉末鍛造法についても試みられている。し
かしながら、粉末鍛造法ではプリフォームの鍛造を熱間
で行なうため、型への焼付きが生じやすい、型寿命が低
い、さらに寸法精度を出しにくく最終的に寸法精度を上
げるためには機械加工に頼らざるを得ないといった種々
の問題点が存在した。
ォームを得て、それを熱間で型鍛造して部品に加工する
方法いわゆる粉末鍛造法についても試みられている。し
かしながら、粉末鍛造法ではプリフォームの鍛造を熱間
で行なうため、型への焼付きが生じやすい、型寿命が低
い、さらに寸法精度を出しにくく最終的に寸法精度を上
げるためには機械加工に頼らざるを得ないといった種々
の問題点が存在した。
本発明は、上記のような従来技術の欠点を改善し、ニ
アネットシェイプ法としての特長を生かせる通常の粉末
冶金法、すなわち圧粉成形し、その後真空下あるいは窒
素ないしArガス等の不活性ガス雰囲気中で加熱焼結する
ことにより、特性、特に延性に優れた複雑形状の高ケイ
素アルミニウム合金部品を経済的に製造する方法を提供
することを目的とするものである。
アネットシェイプ法としての特長を生かせる通常の粉末
冶金法、すなわち圧粉成形し、その後真空下あるいは窒
素ないしArガス等の不活性ガス雰囲気中で加熱焼結する
ことにより、特性、特に延性に優れた複雑形状の高ケイ
素アルミニウム合金部品を経済的に製造する方法を提供
することを目的とするものである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は従来技術のかかる問題点を解決するため、成
形性、焼結性さらには焼結部品の特性に及ぼす合金元素
の影響、成形条件、焼結条件を詳細に検討した結果達成
したものである。すなわち高ケイ素合金においても、他
の合金元素の含有量を限定し、さらに成形条件、焼結条
件を選定することにより延性の良好なアルミニウム合金
粉末焼結部品を製造できることを見出し達成したもので
ある。より具体的にはSi:10〜20wt％、Mg:0.5wt％以
下、Cu:2wt％以下、残部実質的にAlと不可避的不純物よ
りなるアルミニウム合金粉に潤滑剤を0.5wt％〜2wt％添
加し、第１図に工程を示すように、該混合粉末を圧粉成
形した後、真空下、あるいは窒素ガスないしArガス等の
不活性ガス雰囲気中で加熱焼結し、溶体化処理、さらに
必要に応じて時効処理することを特徴とする高延性の高
ケイ素アルミニウム合金焼結部品の製造方法に関するも
のである。
形性、焼結性さらには焼結部品の特性に及ぼす合金元素
の影響、成形条件、焼結条件を詳細に検討した結果達成
したものである。すなわち高ケイ素合金においても、他
の合金元素の含有量を限定し、さらに成形条件、焼結条
件を選定することにより延性の良好なアルミニウム合金
粉末焼結部品を製造できることを見出し達成したもので
ある。より具体的にはSi:10〜20wt％、Mg:0.5wt％以
下、Cu:2wt％以下、残部実質的にAlと不可避的不純物よ
りなるアルミニウム合金粉に潤滑剤を0.5wt％〜2wt％添
加し、第１図に工程を示すように、該混合粉末を圧粉成
形した後、真空下、あるいは窒素ガスないしArガス等の
不活性ガス雰囲気中で加熱焼結し、溶体化処理、さらに
必要に応じて時効処理することを特徴とする高延性の高
ケイ素アルミニウム合金焼結部品の製造方法に関するも
のである。
さらに、他の発明は第２図に工程を示すように、Si:1
0〜45wt％、Mg:0.5wt％以下、Cu:2wt％以下、残部実質
的にAlと不可避的不純物よりなる合金粉に潤滑剤を0.5w
t％〜2wt％添加し、該混合粉末を圧粉成形した後、真空
下、あるいは窒素ガスないしArガス等の不活性ガス雰囲
気中で加熱焼結後、該焼結体を再圧縮し、次いで真空
下、あるいは窒素ガスないしArガス等の不活性ガス雰囲
気中で加熱再焼結し、さらに必要に応じて溶体化処理、
時効処理することを特徴とする高延性の高ケイ素アルミ
ニウム合金焼結部品の製造方法に関するものである。
0〜45wt％、Mg:0.5wt％以下、Cu:2wt％以下、残部実質
的にAlと不可避的不純物よりなる合金粉に潤滑剤を0.5w
t％〜2wt％添加し、該混合粉末を圧粉成形した後、真空
下、あるいは窒素ガスないしArガス等の不活性ガス雰囲
気中で加熱焼結後、該焼結体を再圧縮し、次いで真空
下、あるいは窒素ガスないしArガス等の不活性ガス雰囲
気中で加熱再焼結し、さらに必要に応じて溶体化処理、
時効処理することを特徴とする高延性の高ケイ素アルミ
ニウム合金焼結部品の製造方法に関するものである。
以下に本発明をさらに詳細に説明する。
まず各合金成分を規定した理由について説明する。
第１の発明において、熱膨張係数を低減するためには
Siは10wt％以上必要である。一方、Siが20wt％を越える
と粉末の硬度が高くなり、成形性が低下し、最終的に得
られる焼結体の強度、延性が低下する。そのためSiは10
wt％以上20wt％以下とした。
Siは10wt％以上必要である。一方、Siが20wt％を越える
と粉末の硬度が高くなり、成形性が低下し、最終的に得
られる焼結体の強度、延性が低下する。そのためSiは10
wt％以上20wt％以下とした。
Mgはアルミニウム合金において材料の固溶強化、時効
硬化に寄与する重要な合金元素である。そのため、例え
ばJIS H4000のAl−Si系展伸材の合金番号4032について
はMgは0.8〜1.3wt％に規定されている。このような理由
から粉末冶金分野でも多くの場合Mgが合金元素として積
極的に用いられる傾向にある。またアルミニウムの真空
ロウ付けの分野ではMgの適量の添加はロウ付け性を改善
することが知られており、その原因としてMgが酸化被膜
を還元する、蒸発するMgがアルミニウムの酸化被膜を破
壊する、あるいは雰囲気の酸素をゲッタリングする等の
機構が考えられている。そのような背景を踏まえて、Mg
の高ケイ素系Al合金の圧粉成形焼結材の特性に及ぼす影
響について詳細に調べた結果、Mgはかえって材料特性に
極めて重大な悪影響を及ぼすことを見出し、Mgの合金量
を制限することにより特性改善に成功し本発明に至った
ものである。すなわちMgが0.5wt％を越えると焼結性が
極めて悪くなり、粉末粒子間の結合が不十分となり、焼
結材あるいは焼結後の熱処理材で特に引張試験において
伸びが極めて小さくなることが判明した。
硬化に寄与する重要な合金元素である。そのため、例え
ばJIS H4000のAl−Si系展伸材の合金番号4032について
はMgは0.8〜1.3wt％に規定されている。このような理由
から粉末冶金分野でも多くの場合Mgが合金元素として積
極的に用いられる傾向にある。またアルミニウムの真空
ロウ付けの分野ではMgの適量の添加はロウ付け性を改善
することが知られており、その原因としてMgが酸化被膜
を還元する、蒸発するMgがアルミニウムの酸化被膜を破
壊する、あるいは雰囲気の酸素をゲッタリングする等の
機構が考えられている。そのような背景を踏まえて、Mg
の高ケイ素系Al合金の圧粉成形焼結材の特性に及ぼす影
響について詳細に調べた結果、Mgはかえって材料特性に
極めて重大な悪影響を及ぼすことを見出し、Mgの合金量
を制限することにより特性改善に成功し本発明に至った
ものである。すなわちMgが0.5wt％を越えると焼結性が
極めて悪くなり、粉末粒子間の結合が不十分となり、焼
結材あるいは焼結後の熱処理材で特に引張試験において
伸びが極めて小さくなることが判明した。
そのためMgは0.5wt％以下に限定した。さらにこのよ
うなMgの悪影響を軽減するにはMgは0.3wt％以下にする
のが望ましい。なおMgは本発明の趣旨からして必ずしも
添加する必要は無いが、固溶強化、時効硬化作用により
合金の強度を増す作用も持つため、前記範囲内で添加す
ることは差し支えない。
うなMgの悪影響を軽減するにはMgは0.3wt％以下にする
のが望ましい。なおMgは本発明の趣旨からして必ずしも
添加する必要は無いが、固溶強化、時効硬化作用により
合金の強度を増す作用も持つため、前記範囲内で添加す
ることは差し支えない。
適当量のCuの添加は時効硬化元素として働き材料の強
度の増加に寄与する。しかしながら、Cuは2wt％を越え
ると粉末の硬度が高くなり成形性を劣化させ、また2wt
％を越えると合金の融点が低下し、そのため焼結温度を
低く設定する必要が生じ、焼結が進みにくくなり十分な
強度延性を有した焼結材が得られないため2wt％以下に
限定した。なおCuは本発明の趣旨からして必ずしも添加
する必要は無く、無添加の場合も本特許の範囲内に含
む。
度の増加に寄与する。しかしながら、Cuは2wt％を越え
ると粉末の硬度が高くなり成形性を劣化させ、また2wt
％を越えると合金の融点が低下し、そのため焼結温度を
低く設定する必要が生じ、焼結が進みにくくなり十分な
強度延性を有した焼結材が得られないため2wt％以下に
限定した。なおCuは本発明の趣旨からして必ずしも添加
する必要は無く、無添加の場合も本特許の範囲内に含
む。
このようなアルミニウム合金粉の製造方法としては大
気アトマイジング法が最も大量生産に向いており経済的
な方法として適している。アルミニウム合金粉末の粒度
は100メッシュ以下が望ましい。また635メッシュ以上が
90％以上であることが望ましい。50メッシュ以上の粉末
が多いと金型への充填性が悪く、一方635メッシュ以下
の粉末が多いと流動性を害し、また成形時に金型の隙間
に入り込みカジリを生じやすいため適当でない。なお、
アルミニウム合金粉は圧粉成形前に250℃以上500℃以下
で焼鈍処理を施し軟化させることにより成形性を高める
こともできる。
気アトマイジング法が最も大量生産に向いており経済的
な方法として適している。アルミニウム合金粉末の粒度
は100メッシュ以下が望ましい。また635メッシュ以上が
90％以上であることが望ましい。50メッシュ以上の粉末
が多いと金型への充填性が悪く、一方635メッシュ以下
の粉末が多いと流動性を害し、また成形時に金型の隙間
に入り込みカジリを生じやすいため適当でない。なお、
アルミニウム合金粉は圧粉成形前に250℃以上500℃以下
で焼鈍処理を施し軟化させることにより成形性を高める
こともできる。
上記合金粉末に添加する潤滑剤の量は0.5wt％以下で
は潤滑効果が不十分であり、2wt％以上では潤滑効果が
飽和するだけでなく、粉末の流動性を害し、さらに潤滑
剤は焼結時に揮発飛散するため、不必要に焼結炉内ある
いは真空焼結にあっては排気系を汚染するため2wt％以
下とした。潤滑剤の種類としては、焼結温度以下で全て
揮発飛散し、材料特性に有害な影響の無いものが好まし
く、特に有効な潤滑剤としてアミド系潤滑剤を挙げるこ
とができる。
は潤滑効果が不十分であり、2wt％以上では潤滑効果が
飽和するだけでなく、粉末の流動性を害し、さらに潤滑
剤は焼結時に揮発飛散するため、不必要に焼結炉内ある
いは真空焼結にあっては排気系を汚染するため2wt％以
下とした。潤滑剤の種類としては、焼結温度以下で全て
揮発飛散し、材料特性に有害な影響の無いものが好まし
く、特に有効な潤滑剤としてアミド系潤滑剤を挙げるこ
とができる。
成形圧は５トン/cm2未満では粉末粒子の変形による粉
末粒子間の接触面積の増大と酸化被膜の破壊が不十分で
あり、焼結部品で良好な強度延性が得られないため５ト
ン/cm2以上で成形するのが望ましい。また、工程途中の
運搬、取扱等に十分耐える強度を成形体に付与するため
には真密度比は75％以上にすることが必要である。
末粒子間の接触面積の増大と酸化被膜の破壊が不十分で
あり、焼結部品で良好な強度延性が得られないため５ト
ン/cm2以上で成形するのが望ましい。また、工程途中の
運搬、取扱等に十分耐える強度を成形体に付与するため
には真密度比は75％以上にすることが必要である。
アルミニウム合金粉中のSi等の成分元素の含有量が多
い場合粉末の硬さも増加するため、真密度比を75％以上
にするためには、合金元素量の増加とともに前記成形圧
力の範囲内で成形性を高めに設定することが望ましい。
い場合粉末の硬さも増加するため、真密度比を75％以上
にするためには、合金元素量の増加とともに前記成形圧
力の範囲内で成形性を高めに設定することが望ましい。
焼結雰囲気については活性なAl合金粉末粒子の酸化を
防ぎ十分焼結を進行させるためには真空、窒素ガス雰囲
気あるいはArガス等の不活性雰囲気中で焼結する必要が
ある。真空で焼結する場合その真空度は0.1torr以下、
さらに望ましくは0.01torr以下にするのが良い。また焼
結炉の内部を真空置換後、減圧下で窒素ガス等の不活性
ガスを少量流しながら焼結することも、焼結体から発生
するガス成分を除去する効果を高め、焼結部品の材料特
性を改善する。なお窒素ガス雰囲気あるいはArガス等の
不活性雰囲気中で焼結する場合はガスの純度が重要であ
り、特にガス中に含まれる水分は焼結部品の特性に悪影
響を及ぼすため、露点を十分低く管理する必要があり、
望ましくは露点は−40℃以下に保つ必要がある。
防ぎ十分焼結を進行させるためには真空、窒素ガス雰囲
気あるいはArガス等の不活性雰囲気中で焼結する必要が
ある。真空で焼結する場合その真空度は0.1torr以下、
さらに望ましくは0.01torr以下にするのが良い。また焼
結炉の内部を真空置換後、減圧下で窒素ガス等の不活性
ガスを少量流しながら焼結することも、焼結体から発生
するガス成分を除去する効果を高め、焼結部品の材料特
性を改善する。なお窒素ガス雰囲気あるいはArガス等の
不活性雰囲気中で焼結する場合はガスの純度が重要であ
り、特にガス中に含まれる水分は焼結部品の特性に悪影
響を及ぼすため、露点を十分低く管理する必要があり、
望ましくは露点は−40℃以下に保つ必要がある。
焼結温度は550℃より低いと元素の拡散が不十分であ
り、粉末同志の焼結が不十分となり、一方580℃より高
いと液相が生成し、昇温とともに液相の量が増し部品と
しての形状を保てないため、550℃を越え580℃以下で焼
結するのが望ましい。焼結時間は材料温度が所定の温度
に達した後30分以上〜５時間以内とするのが望ましい。
30分以下では拡散焼結が不十分となり、一方、５時間以
上では生産性が悪くなりコスト高となるだけでなく、結
晶粒粗大化により特性が劣化する。
り、粉末同志の焼結が不十分となり、一方580℃より高
いと液相が生成し、昇温とともに液相の量が増し部品と
しての形状を保てないため、550℃を越え580℃以下で焼
結するのが望ましい。焼結時間は材料温度が所定の温度
に達した後30分以上〜５時間以内とするのが望ましい。
30分以下では拡散焼結が不十分となり、一方、５時間以
上では生産性が悪くなりコスト高となるだけでなく、結
晶粒粗大化により特性が劣化する。
次いで、このようにして得た焼結体を再圧縮すること
により緻密化をはかるとともに寸法精度を高める。この
時の成形圧は十分真密度化を高め、特性を向上するため
圧粉成形のときの成形圧と同等以上の圧力すなわち５ト
ン/cm2以上とするのが望ましい。
により緻密化をはかるとともに寸法精度を高める。この
時の成形圧は十分真密度化を高め、特性を向上するため
圧粉成形のときの成形圧と同等以上の圧力すなわち５ト
ン/cm2以上とするのが望ましい。
このようにして得られた再圧縮体は一次焼結体中に存
在していたポアが単につぶされた状態になっているだけ
であり、また加工硬化のため延性が不十分なため、次い
で延性を改善するため溶体化処理を行なう。該溶体化処
理の加熱温度は500℃以上、550℃以下が望ましい。
在していたポアが単につぶされた状態になっているだけ
であり、また加工硬化のため延性が不十分なため、次い
で延性を改善するため溶体化処理を行なう。該溶体化処
理の加熱温度は500℃以上、550℃以下が望ましい。
さらに必要に応じて強度を上げる目的で時効処理を採
用することも可能である。
用することも可能である。
時効条件としては温度:160℃〜180℃、 時間:6時間〜12時間の範囲内から選択するのが望まし
い。
い。
第２の発明はSi:10〜45wt％、Mg:0.5wt％以下、Cu:2w
t％以下、残部実質的にAlと不可避的不純物よりなる合
金粉に潤滑剤を0.5wt％〜2wt％添加し、該混合粉末を圧
粉成形した後、真空下あるいは窒素ガスないしArガス等
の不活性ガス雰囲気中で加熱焼結して一次焼結体を得
て、該一次焼結体を再圧縮後さらに真空下、あるいは窒
素ガスないしArガス等の不活性ガス雰囲気中で加熱再焼
結し、さらに必要に応じて溶体化処理、時効処理するこ
とを特徴とする高延性高ケイ素アルミニウム合金粉末焼
結部品の製造方法に関するものである。
t％以下、残部実質的にAlと不可避的不純物よりなる合
金粉に潤滑剤を0.5wt％〜2wt％添加し、該混合粉末を圧
粉成形した後、真空下あるいは窒素ガスないしArガス等
の不活性ガス雰囲気中で加熱焼結して一次焼結体を得
て、該一次焼結体を再圧縮後さらに真空下、あるいは窒
素ガスないしArガス等の不活性ガス雰囲気中で加熱再焼
結し、さらに必要に応じて溶体化処理、時効処理するこ
とを特徴とする高延性高ケイ素アルミニウム合金粉末焼
結部品の製造方法に関するものである。
この場合は再圧縮再焼結の実施により、より高ケイ素
の合金、従ってより低熱膨張の合金まで延性に優れた部
品の製造が可能となる。しかしながら45wt％を越えると
粉末の硬度が高くなり成形性が低下するだけでなく、経
済的なAl合金粉の製造法として一般的に用いられている
大気アトマイジング法で合金粉末を製造する場合、合金
が完全に溶解する液相線温度が高くなり粉末の製造が難
しくなるため、Si量を45wt％以下に限定した。Mg、Cu濃
度、潤滑剤の添加量の規定理由は第１の発明の場合と同
じである。また圧粉成形条件、一次焼結の条件、再圧縮
条件についても第１の発明の場合と同じ条件で実施する
ことができる。
の合金、従ってより低熱膨張の合金まで延性に優れた部
品の製造が可能となる。しかしながら45wt％を越えると
粉末の硬度が高くなり成形性が低下するだけでなく、経
済的なAl合金粉の製造法として一般的に用いられている
大気アトマイジング法で合金粉末を製造する場合、合金
が完全に溶解する液相線温度が高くなり粉末の製造が難
しくなるため、Si量を45wt％以下に限定した。Mg、Cu濃
度、潤滑剤の添加量の規定理由は第１の発明の場合と同
じである。また圧粉成形条件、一次焼結の条件、再圧縮
条件についても第１の発明の場合と同じ条件で実施する
ことができる。
この場合、再圧縮後さらに再焼結を実施することによ
り十分焼結が進行するため、より高ケイ素合金まで延性
の優れた焼結部品の製造が可能となる。再焼結の温度、
雰囲気等の条件は一次焼結の時の条件と同じで差し支え
ない。また再焼結後必要に応じて実施する溶体化処理、
時効処理についても第１の発明と同様な条件で実施する
ことが可能であり、それにより延性あるいは強度を改善
することができる。
り十分焼結が進行するため、より高ケイ素合金まで延性
の優れた焼結部品の製造が可能となる。再焼結の温度、
雰囲気等の条件は一次焼結の時の条件と同じで差し支え
ない。また再焼結後必要に応じて実施する溶体化処理、
時効処理についても第１の発明と同様な条件で実施する
ことが可能であり、それにより延性あるいは強度を改善
することができる。
［発明の実施例］ 以下本発明の実施例について説明する。
（実施例１） 大気アトマイズ法によりSi、Mg、Cu濃度の異なるアル
ミニウム合金粉を溶製し、それらを原料として各合金粉
にアミド系潤滑剤を1wt％混合し、成形圧７トン/cm
2で、JISZ2550に規定されている引張試験片形状の圧粉
成形体を得た後、これらを0.01torr以下の真空下で570
℃で１時間焼結した。次いでこのようにして得た焼結体
を圧力７トン/cm2で再圧縮した後、530℃×１時間加
熱、水冷することにより溶体化処理を行なった（質別T
4）。さらに一部の試験片について175℃×８時間の時効
処理を行なった（質別T6）後、引張試験に供し強度と延
性を評価した。その結果を合金組成とともに第１表に示
す。本発明例の材料は伸びが大きく、しかも安定して強
度も高いことが分かる。特にMgの延性に及ぼす悪影響は
顕著であり、Mgが0.5wt％以上の材料は伸びが極めて小
さく、また引張強度も低い。なお、合金No.B16025とB16
625のCu濃度が2.5wt％の合金は焼結温度570℃では焼結
工程で一部溶融して試験片形状を保っていなかったため
試験不可能であった。
ミニウム合金粉を溶製し、それらを原料として各合金粉
にアミド系潤滑剤を1wt％混合し、成形圧７トン/cm
2で、JISZ2550に規定されている引張試験片形状の圧粉
成形体を得た後、これらを0.01torr以下の真空下で570
℃で１時間焼結した。次いでこのようにして得た焼結体
を圧力７トン/cm2で再圧縮した後、530℃×１時間加
熱、水冷することにより溶体化処理を行なった（質別T
4）。さらに一部の試験片について175℃×８時間の時効
処理を行なった（質別T6）後、引張試験に供し強度と延
性を評価した。その結果を合金組成とともに第１表に示
す。本発明例の材料は伸びが大きく、しかも安定して強
度も高いことが分かる。特にMgの延性に及ぼす悪影響は
顕著であり、Mgが0.5wt％以上の材料は伸びが極めて小
さく、また引張強度も低い。なお、合金No.B16025とB16
625のCu濃度が2.5wt％の合金は焼結温度570℃では焼結
工程で一部溶融して試験片形状を保っていなかったため
試験不可能であった。
（実施例２） 実施例１の合金粉に加えてさらに高ケイ素のアルミニ
ウム合金粉を大気アトマイズ法で溶製、実施例１と同様
に、それらの合金粉にアミド系潤滑剤を１％混合して成
形圧６トン/cm2で引張試験片形状の圧粉成形体を得、57
0℃、0.01torrの真空中で１時間焼結後、成形圧７トン/
cm2で再圧縮、次いで570℃で0.01torr以下の真空中で１
時間再焼結した。焼結体の一部には溶体化処理（530℃
×１時間・水冷、質 別T4）とさらに時効処理（175℃×８時間、質別T6）を
実施した後、引張試験を行ない強度と延性を評価した。
その結果を合金組成とともに第２表に示す。本発明の方
法によれば高ケイ素の材料においても伸びが大きく、し
かも強度も高いことが分かる。特に実施例１の場合と同
様、Mgの延性に及ぼす悪影響は顕著であり、Mgが0.5wt
％以上の材料は伸びが極めて小さく、また引張強度も低
い。
ウム合金粉を大気アトマイズ法で溶製、実施例１と同様
に、それらの合金粉にアミド系潤滑剤を１％混合して成
形圧６トン/cm2で引張試験片形状の圧粉成形体を得、57
0℃、0.01torrの真空中で１時間焼結後、成形圧７トン/
cm2で再圧縮、次いで570℃で0.01torr以下の真空中で１
時間再焼結した。焼結体の一部には溶体化処理（530℃
×１時間・水冷、質 別T4）とさらに時効処理（175℃×８時間、質別T6）を
実施した後、引張試験を行ない強度と延性を評価した。
その結果を合金組成とともに第２表に示す。本発明の方
法によれば高ケイ素の材料においても伸びが大きく、し
かも強度も高いことが分かる。特に実施例１の場合と同
様、Mgの延性に及ぼす悪影響は顕著であり、Mgが0.5wt
％以上の材料は伸びが極めて小さく、また引張強度も低
い。
［発明の効果］ 以上詳述したようい本発明によれば、経済的な量産プ
ロセスである通常の粉末冶金法すなわち圧粉成形焼結法
で、精密機械部品として充分な延性を有した低熱膨張の
高ケイ素アルミニウム合金焼結部品を製造することが可
能となる。
ロセスである通常の粉末冶金法すなわち圧粉成形焼結法
で、精密機械部品として充分な延性を有した低熱膨張の
高ケイ素アルミニウム合金焼結部品を製造することが可
能となる。
第１図は本発明の製造方法を示す工程図 第２図は本発明の他の製造方法を示す工程図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−224602（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−116802（ＪＰ，Ａ) 「改訂４版 金属便覧」 （昭和57年 12月20日、丸善（株）発行） 第1386〜 1388頁、12・３・１・ｂ（ｄ）項 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 1/04
Claims (4)
- 【請求項１】Si:10〜20wt％、Mg:0.5wt％以下、Cu:2wt
％以下、残部実質的にAlと不可避的不純物よりなる合金
粉に潤滑剤を0.5wt％〜2wt％添加し、該混合粉末を圧粉
成形した後、真空下、あるいは窒素ガスないしアルゴン
ガス等の不活性ガス雰囲気中で550℃を越え580℃以下の
温度で加熱燒結後、再圧縮、溶体化処理を施すことを特
徴とする高延性高ケイ素アルミニウム合金燒結部品の製
造方法。 - 【請求項２】Si:10〜20wt％、Mg:0.5wt％以下、Cu:2wt
％以下、残部実質的にAlと不可避的不純物よりなる合金
粉に潤滑剤を0.5wt％〜2wt％添加し、該混合粉末を圧粉
成形した後、真空下、あるいは窒素ガスないしアルゴン
ガス等の不活性ガス雰囲気中で550℃を越え580℃以下の
温度で加熱燒結後、再圧縮、溶体化処理を施して、さら
に時効処理することを特徴とする高延性高ケイ素アルミ
ニウム合金燒結部品の製造方法。 - 【請求項３】Si:10〜45wt％、Mg:0.5wt％以下、Cu:2wt
％以下、残部実質的にAlと不可避的不純物よりなる合金
粉に潤滑剤を0.5wt％〜2wt％添加し、該混合粉末を圧粉
成形した後、真空下、あるいは窒素ガスないしアルゴン
ガス等の不活性ガス雰囲気中で550℃を越え580℃以下の
温度で加熱燒結後、該燒結体を再圧縮し、次いで真空
下、あるいは窒素ガスないしアルゴンガス等の不活性ガ
ス雰囲気中で加熱再燒結することを特徴とする高延性高
ケイ素アルミニウム合金燒結部品の製造方法。 - 【請求項４】Si:10〜45wt％、Mg:0.5wt％以下、Cu:2wt
％以下、残部実質的にAlと不可避的不純物よりなる合金
粉に潤滑剤を0.5wt％〜2wt％添加し、該混合粉末を圧粉
成形した後、真空下、あるいは窒素ガスないしアルゴン
ガス等の不活性ガス雰囲気中で550℃を越え580℃以下の
温度で加熱燒結後、該燒結体を再圧縮し、次いで真空
下、あるいは窒素ガスないしアルゴンガス等の不活性ガ
ス雰囲気中で加熱再燒結し、さらに溶体化処理、時効処
理することを特徴とする高延性高ケイ素アルミニウム合
金燒結部品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1161138A JP2798709B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | アルミニウム合金粉末焼結部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1161138A JP2798709B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | アルミニウム合金粉末焼結部品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0328336A JPH0328336A (ja) | 1991-02-06 |
| JP2798709B2 true JP2798709B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=15729317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1161138A Expired - Lifetime JP2798709B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | アルミニウム合金粉末焼結部品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2798709B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2813159B2 (ja) * | 1995-07-05 | 1998-10-22 | ナパック株式会社 | アルミニウム焼結材の製造方法 |
| JP5112609B2 (ja) * | 2004-06-29 | 2013-01-09 | カヤバ工業株式会社 | 油圧緩衝器 |
| CN108620575B (zh) * | 2018-02-11 | 2020-01-14 | 周炳利 | 一种铝热还原反应用纳米复合结构铝粒及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62224602A (ja) * | 1986-03-26 | 1987-10-02 | Showa Denko Kk | アルミニウム合金焼結鍛造品の製造方法 |
-
1989
- 1989-06-23 JP JP1161138A patent/JP2798709B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 「改訂４版 金属便覧」 （昭和５７年１２月２０日、丸善（株）発行） 第１３８６〜１３８８頁、１２・３・１・ｂ（ｄ）項 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0328336A (ja) | 1991-02-06 |
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