JPH01127603A - アルミニウム合金製品の粉末成形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はアルミニウム合金粉末を出発材料とし成形等に
よって目的の製品を得る方法に関する。

（従来の技術） 金属粉末を加圧成形し、これを焼結させる粉末冶金法は
鋳造、鍛造成いは切削加工に比ベコスト面等で有利な場
合があり、特に急冷凝固粉末を用いる場合には、金属粉
末に多量の添加元素を含ませることできるので、溶製品
よりも優れた特性の製品を得ることができる。

しかしながらアルミニウム或いはアルミニウム合金粉末
を焼結させる場合は問題がある。即ち、第５図はアルミ
ニウム合金粉末を焼結（５７０℃×１ｈ「）させた後の
拡大図であり、アルミニウム合金粉末１００は酸素との
親和力が極めて強いためその表面にＡｌ１２０３＋ＡＩ
！、　２０３・ｎＨ２Ｏ等からなる酸化被膜１０１が形
成され、更にこの酸化被膜１０１の表面に大気中の水分
を吸着してなる吸着層１０２が形成され、これら酸化皮
膜１０１及び吸着層１０２によって焼結が邪魔され、殆
ど焼結が進行しない。

このため金型成形−焼結のプロセスを適用できるアルミ
ニウム合金粉末としては、低合金アルミニウム粉末に銅
若しくは低融点のアルミニウム母合金粉末を添加したも
のに限られていた。

そこで、特開昭６１−５２３２８号に開示さｈるように
、急冷凝固法にて得たアルミニウム合金粉末を冷間ブレ
スによってビレットに成形し、次いでこのビレットを３
４０〜５１０℃の温度に加熱して酸化被膜の分解によっ
て生じるガスや吸着されているガス等を除去し、この後
押出し成形する方法が提案されている。

また、上記方法の他に、圧粉成形体を缶に充填し、真空
中で脱ガスを行って封缶し、後の加圧成形の際に成形体
が外気に触れて再び酸化被膜を形成するのを防止した状
態で缶ごと加圧成形する方法も知られている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来法のうち、加熱によって脱ガスを行う方法
では十分な脱ガスを行えない。具体的には溶成品の残存
ガス量が０．１ｃｃ７１００ｇであるのに対し、粉末鍛
造品は１〜３０ｃｃ／ｌｏＯｇである。

一方、真空脱ガス後に封缶する方法にあっては、成形体
の形状が缶内に充填できる形状に限定されてしまい、更
に缶への充填作業及び封缶作業も行わなければならず、
極めて生産効率が悪い。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決すべく本発明は、所定密度に調整した
圧粉成形体に対し加熱下で真空脱ガスを施し、次いで不
活性ガスにてガス置換を行った後、加圧成形するように
した。

（作用） 加熱と減圧（真空）とを併用することで酸化被膜の分解
と脱ガスとを効率よく行え、しかも脱ガス後に不活性ガ
スによってガス置換することで、後の加圧成形を大気中
で行う際に酸化被膜が再び形成されることがない。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は内燃機関用コンロッドを製造する場合に適用し
た本発明方法を工程順に示したブロック図であり、本発
明にあっては先ずアルミニウム合金粉末を用意する。

アルミニウム合金粉末としてはアルミニウム合金溶湯を
ガスで冷却剤中へ吹き飛ばして落すことで急冷（１０３
℃／ｓｅｃ以下）して得られるアトマイズ粉、或いはア
ルミニウム合金溶湯を回転している銅製ロール上に線状
に滴下することで急冷（１０３〜ｂ 粉砕したスプラット粉を用いる。また、アルミニウム合
金粉末の粒径は１５０μ以下とし、その成分としては例
えば１７ｗｔ％Ｆ　Ｓ　ｉ　−４ｗｔ％Ｆ　Ｆ　ｅ　−
２ｗｔ％ｉＭ　ｎ　−２，５ｗｔ）；Ｃｕ　−０，５ｗ
ｔ９６Ｍ　ｇ−残部Ａ１とする。

次いで上記の合金粉末を圧粉成形し、真密度に対し７０
〜９繋の密度の成形体を得る。この圧粉成形体の条件と
しては粉末及び型とも２００℃以下の温度で行い、アル
ミニウム合金粉末表面に酸化被膜が成長しないようにし
、また成形圧は２〜６ｔｏｎ／ｃｍ２の範囲で行う。こ
こで、真密度に対し７０〜９５零とするのは、７鴎以下
とすると後工程での成形が困難でクラックが発生しやす
くなり、９５零以上とすると後の加熱工程での脱ガスが
困難となることによる。

次に圧粉成形体を気密な加熱装置内に投入し、圧粉成形
体に対し加熱下で真空脱ガスを行う。ここで加熱温度は
４５０〜５００℃とし真空度は０．１〜ｏ、ｏｔＴｏｒ
ｒとする。ここで真空度については低い程好ましいが、
加熱温度を上記範囲としたのは成形体の形状を保持しつ
つ酸化被膜及び吸蔵ガスの除去を効果的に行うためであ
る。

以上の如くして成形体を構成するアルミニウム合金表面
の酸化被膜を分解除去するとともに残存ガスを除去した
ならば、加熱装置内を降温せしめるとともに内部にアル
ゴンガス等の不活性ガスを導入（２〜３　ｋｇ／ｃｍ’
）　シ、ガス置換を行う。この処理により成形体を外気
に晒してもその内面に酸化被膜が形成されない。

次いで、不活性ガスによる置換が終了した成形体を型内
にセットし一次圧力成形を行い、密度が９５〜１００９
ｇの予備成形品を得る。このときの条件としては成形体
の温度を３００℃〜４００℃の範囲とし、加圧力を６〜
１０ｔｏｎ／ｃｍ”とする。ここで−次圧力成形によっ
て９５零以上の密度とするのは、９５零以下とすると二
次成形が困難となることによる。

このようにして−次圧力成形が終了したならば予備成形
品を大気中若しくは不活性ガス雰囲気中で４００℃〜５
００℃に再び加熱して脱ガスを確実に行い、この後、型
温を！５０℃〜２５０℃とし変形量（据え込み比）を３
韓以上とした二次圧力成形としての鍛造成形を行って目
的とするコンロッドを得る。

（発明の効果） 第２図乃至第４図は本発明方法によって得られた製品と
他の方法によって得られた製品の残存ガス量とシャルピ
ー値、伸び及び２００を引張圧縮疲労強度との関係を示
すグラフである。尚本発明方法としては、アルミニウム
合金粉末を１７＊を零Ｓ　ｉ−４ｗｔ！ｋ　　−２ｗｔ
ｋ　　Ｍ　ｎ　　−２，５ｗｔ零　Ｃｕ　　−０，５ｗ
ｔ！ｋＭｇ−残部Ａ１のアトマイズ粉とし、この粉末を
５０℃で圧粉した後、真空中（０，１Ｔｏｒｒ）で４６
０℃で１時間保持し、この後アルゴンで置換した後、再
圧縮して部品を鍛造し、この部品から試験片を切り出し
て強度試験を試み、更にアルゴンガス溶融法によって試
験片中に含まれる残存ガスを求め、ガス量と機械的性質
との関連性を求めた。

そして各グラフから分るように脱ガスの能力は真空中、
乾燥アルゴン中、大気中の順に脱ガス性能が優れ、又、
残存ガス量の少ないもの程シャルピー値、伸び、　２０
０℃温間疲労強度が高いことがわかる。

即ち、本発明によれば加熱と減圧を同時に行うことで酸
化被膜の分解及び脱ガスを効果的になすことができ、更
にこの後不活性ガスで置換するようにしたので加圧成形
を大気中で行っても酸化被膜が形成されず、機械的強度
に優れた製品が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を工程順に示したブロック図、第２
図乃至第４図は本発明方法によって得られた製品と他の
方法によって得られた製品の残存ガス量とシャルピー値
、伸び及び２００℃引張圧縮疲労強度との関係を示すグ
ラフ、第５図は従来のアルミニウム合金粉末の焼結体の
拡大断面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム合金粉末を圧粉成形し、この圧粉成
   形によって得られた成形体に対し加熱下で真空脱ガスを
   施し、脱ガス後の成形体内に不活性ガスを充填してガス
   置換を行い、ガス置換が終了した成形体を加圧成形する
   ようにしたことを特徴とするアルミニウム合金製品の粉
   末成形法。
2. （２）前記圧粉成形によって得られた成形体の密度は真
   密度に対し７０〜９５％であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のアルミニウム合金製品の粉末成形
   法。