JPH01230736A - 耐熱・耐摩耗性複合アルミニウム焼結合金 - Google Patents
耐熱・耐摩耗性複合アルミニウム焼結合金Info
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- JPH01230736A JPH01230736A JP5660088A JP5660088A JPH01230736A JP H01230736 A JPH01230736 A JP H01230736A JP 5660088 A JP5660088 A JP 5660088A JP 5660088 A JP5660088 A JP 5660088A JP H01230736 A JPH01230736 A JP H01230736A
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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。
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、セラミック繊維を含有した耐熱・耐摩耗性複
合アルミニウム焼結合金に関する。
合アルミニウム焼結合金に関する。
摺動部品等として使用される耐摩耗材としては炭素やＭ
ｎを含有するＦｅ系の耐摩耗鋼が一般的であるが、Ｆｅ
系の耐摩耗材は重いという欠点がある。
ｎを含有するＦｅ系の耐摩耗鋼が一般的であるが、Ｆｅ
系の耐摩耗材は重いという欠点がある。
そこで、自動車部品等の軽量化が要請される耐摩耗材の
分野では、セラミックの繊維や粒子を分散させた複合ア
ルミニウム鋳造合金が提案されている。しかし、従来の
複合Ａｌ鋳造合金は、Ａｌ合金溶湯にセラミックの繊維
や粒子を分散させ、これを凝固させた所謂溶製材である
ためにマｋ ＩＪクツ２フ と耐熱性に限度があった。
分野では、セラミックの繊維や粒子を分散させた複合ア
ルミニウム鋳造合金が提案されている。しかし、従来の
複合Ａｌ鋳造合金は、Ａｌ合金溶湯にセラミックの繊維
や粒子を分散させ、これを凝固させた所謂溶製材である
ためにマｋ ＩＪクツ２フ と耐熱性に限度があった。
一方、粉末冶金法では軽量で耐摩耗性に優れたＡｌ−３
ｉ系焼結合金が開発されている。例えば、特開昭５２−
１０９４１５号公報には、Ａ９．−３重合金粉末にＳｉ
Ｃ等の粉末を添加して焼結した焼結体が開示されている
。また、特開昭５５−９７，４４７号公報には、Ａｌ４
−８重合金に黒鉛， ＣａＦ２等の弗化物またはＭｏＳ
２等の硫化物を添加して潤滑性を改善した１−３重合金
が開示されている。しかし、従来知られているＡｆ！−
８ｉ合金の耐摩耗性は、いずれも初晶Ｓｉの耐摩耗性に
依存するので高温での強度及び耐摩耗性に限界があった
。
ｉ系焼結合金が開発されている。例えば、特開昭５２−
１０９４１５号公報には、Ａ９．−３重合金粉末にＳｉ
Ｃ等の粉末を添加して焼結した焼結体が開示されている
。また、特開昭５５−９７，４４７号公報には、Ａｌ４
−８重合金に黒鉛， ＣａＦ２等の弗化物またはＭｏＳ
２等の硫化物を添加して潤滑性を改善した１−３重合金
が開示されている。しかし、従来知られているＡｆ！−
８ｉ合金の耐摩耗性は、いずれも初晶Ｓｉの耐摩耗性に
依存するので高温での強度及び耐摩耗性に限界があった
。
本発明は、セラミック繊維などを含み、軽量であって、
高温での強度及び耐摩耗性に優れた複合Ａｌ焼結合金を
提供することを目的とする。
高温での強度及び耐摩耗性に優れた複合Ａｌ焼結合金を
提供することを目的とする。
本発明の耐熱・耐摩耗性複合Ａｐ焼結合金は、マトリッ
クスが５〜１５重量％のＦｅと、５重量％以下のＣｒ
、 Ｍｏ 、 Ｃｅ及びＴＩからなる群から選ばれた少
なくとも１種の元素で、これらの元素とＦｅとの合計が
１５重量％以下と、及び残部のＡＲとからなり、該マト
リックス中に分散した１０〜３５体積％のセラミック繊
維を含有し、空隙率が５．０％未満であることを特徴と
している。
クスが５〜１５重量％のＦｅと、５重量％以下のＣｒ
、 Ｍｏ 、 Ｃｅ及びＴＩからなる群から選ばれた少
なくとも１種の元素で、これらの元素とＦｅとの合計が
１５重量％以下と、及び残部のＡＲとからなり、該マト
リックス中に分散した１０〜３５体積％のセラミック繊
維を含有し、空隙率が５．０％未満であることを特徴と
している。
セラミック繊維はウィスカまたは短繊維であってよく、
例えばウィスカとしてはアルミナ、炭化珪素、グラファ
イト等からなり直径０，５〜１μｍ及び長さ５〜２００
μｍのものを、及び短繊維とじてはアルミナ、アルミナ
シリカ、ノルコニア、炭素等からなり直径０．５〜１０
μｍ及び長さ数ａｍのものを使用できる。これらのセラ
ミック繊維のなかでは、炭化珪素（ＳｉＣ）が耐熱性が
高く、しかもノ〜Ｑとの濡れ性がよく又高温でＡＰと反
応することもないので、好ましいものである。
例えばウィスカとしてはアルミナ、炭化珪素、グラファ
イト等からなり直径０，５〜１μｍ及び長さ５〜２００
μｍのものを、及び短繊維とじてはアルミナ、アルミナ
シリカ、ノルコニア、炭素等からなり直径０．５〜１０
μｍ及び長さ数ａｍのものを使用できる。これらのセラ
ミック繊維のなかでは、炭化珪素（ＳｉＣ）が耐熱性が
高く、しかもノ〜Ｑとの濡れ性がよく又高温でＡＰと反
応することもないので、好ましいものである。
また、セラミック繊維は脱落しにくく脱落しても相手攻
撃性が低い利点があるが、更に空隙率を小さくし緻密な
複合Ａｅ焼結合金を得たい場合にはセラミック繊維の一
部をアルミナ等のセラミック粒子で置換することもでき
る。
撃性が低い利点があるが、更に空隙率を小さくし緻密な
複合Ａｅ焼結合金を得たい場合にはセラミック繊維の一
部をアルミナ等のセラミック粒子で置換することもでき
る。
本発明の複合Ａｌ焼結合金の製造は、通常はセラミック
繊維や粒子をＡ２合金粉末と混合し、加圧成形した後、
熱間プレス等により焼結する方法による。セラミック繊
維とＡ９合金粉末を均一に混合することは難しいが、Ａ
２合金粉末として２００メツシユ以下の微細な粉末を用
いたり、アセトン等の溶剤を用いて湿式混合すれば比較
的均一に分散させることができる。
繊維や粒子をＡ２合金粉末と混合し、加圧成形した後、
熱間プレス等により焼結する方法による。セラミック繊
維とＡ９合金粉末を均一に混合することは難しいが、Ａ
２合金粉末として２００メツシユ以下の微細な粉末を用
いたり、アセトン等の溶剤を用いて湿式混合すれば比較
的均一に分散させることができる。
更に好ましくは、Ａ２合金の溶湯にセラミック繊維等を
均一に分散させ、この溶湯をアトマイズ法によって、若
しくは周側面に凹凸部を有するローラやドラム等の回転
体で飛散させることにより急冷凝固させることによって
、セラミック繊維含有Ａ２合金粉末を製造し、この粉末
を通常のごとく成形し焼結する方法も可能である。この
回転体による粉末製造法の場合、セラミック繊維含有１
９合金粉末の粒径及び収量は、回転体の回転速度や溶湯
中への浸漬深さ、及び回転体の凹凸部の形状等によって
任意にコントロールすることができる。
均一に分散させ、この溶湯をアトマイズ法によって、若
しくは周側面に凹凸部を有するローラやドラム等の回転
体で飛散させることにより急冷凝固させることによって
、セラミック繊維含有Ａ２合金粉末を製造し、この粉末
を通常のごとく成形し焼結する方法も可能である。この
回転体による粉末製造法の場合、セラミック繊維含有１
９合金粉末の粒径及び収量は、回転体の回転速度や溶湯
中への浸漬深さ、及び回転体の凹凸部の形状等によって
任意にコントロールすることができる。
この粉末中にはセラミック繊維が均一に分散し、その配
向に方向性がなく組織が微細であるため、この粉末を用
いることにより極めて望ましい複合Ａｐ焼結合金が得ら
れる。
向に方向性がなく組織が微細であるため、この粉末を用
いることにより極めて望ましい複合Ａｐ焼結合金が得ら
れる。
複合Ａ！焼結合金のマトリックスに含まれるＦｅは耐熱
性を高める効果を有するが、その含有量が５重量％未満
では耐熱性向上の効果がなく、１５重量％をこえると合
金粉の形成が困難になる。また、Ｃｒ 、 Ｍｏ 、
Ｃｅ及びＴｉの元素はＦｅの粗大析出を抑制して耐熱性
向上に寄与するが、５重量％をこえて添加しても効果が
飽和する。更に、これらの元素とＦｅの合計が１５重量
％をこえると合金粉の形成が困難になる。
性を高める効果を有するが、その含有量が５重量％未満
では耐熱性向上の効果がなく、１５重量％をこえると合
金粉の形成が困難になる。また、Ｃｒ 、 Ｍｏ 、
Ｃｅ及びＴｉの元素はＦｅの粗大析出を抑制して耐熱性
向上に寄与するが、５重量％をこえて添加しても効果が
飽和する。更に、これらの元素とＦｅの合計が１５重量
％をこえると合金粉の形成が困難になる。
マ） ｌ）プレスとなる上記組成の合金は、Ａ２合金と
しては極めて高い耐熱性と強度を有するが、従来の耐摩
耗性Ｆｅ系合金に代るものとしては好ましくは３０（Ｉ
’での引張強度が３０ ｋ！Ｉｆ ／３１）１２以上で
あることが好ましい。しかし、合金として５００７１）
”での引張強度が１０ ｋｇ ｆ／ａｍ２をこえると焼
結時に粉末を充分固化できなくなるのでそれ以下とする
。
しては極めて高い耐熱性と強度を有するが、従来の耐摩
耗性Ｆｅ系合金に代るものとしては好ましくは３０（Ｉ
’での引張強度が３０ ｋ！Ｉｆ ／３１）１２以上で
あることが好ましい。しかし、合金として５００７１）
”での引張強度が１０ ｋｇ ｆ／ａｍ２をこえると焼
結時に粉末を充分固化できなくなるのでそれ以下とする
。
マトリックス中に分散させるセラミック繊維の量をｌＯ
〜３５体積％とする理由は、１０体積％未満では耐摩耗
性向上の効果がなく、３５体積％をこえると焼結時に固
化しなくなるからである。
〜３５体積％とする理由は、１０体積％未満では耐摩耗
性向上の効果がなく、３５体積％をこえると焼結時に固
化しなくなるからである。
また、セラミック繊維の一部は空隙率を低下させるため
セラミック粒子で置換できるが、使用するセラミック粒
子は平均粒径１〜３０μｍのものが好ましい。平均粒径
１μｍ未満ではマ） ＩＪラックス中沈んで耐摩耗性に
寄与し得ないし、３０μｍをこえると脱落しやすいから
である。セラミック粒子の置換量はセラミック繊維の５
体積％未満では空隙率低下の効果がなく、１５体積％を
こえると複合Ａｐ焼結合金の切削性が悪化する。この様
にセラミック繊維の一部をセラミック粒子で置換するこ
とによって、複合Ａｌ焼結合金の空隙率を３．０％未満
にすることが可能である。
セラミック粒子で置換できるが、使用するセラミック粒
子は平均粒径１〜３０μｍのものが好ましい。平均粒径
１μｍ未満ではマ） ＩＪラックス中沈んで耐摩耗性に
寄与し得ないし、３０μｍをこえると脱落しやすいから
である。セラミック粒子の置換量はセラミック繊維の５
体積％未満では空隙率低下の効果がなく、１５体積％を
こえると複合Ａｐ焼結合金の切削性が悪化する。この様
にセラミック繊維の一部をセラミック粒子で置換するこ
とによって、複合Ａｌ焼結合金の空隙率を３．０％未満
にすることが可能である。
実施例１
マトリックスとなる粒径２００メツシユ以下のＡｌ合金
粉末に、ＳｉＣウィスカとＡＲ２０３粒子を第１表に示
す割合で混合し、冷間等方圧プレスによって３ ｔｏｎ
／Ｃｒｎ２で成形した後、夫々５００〜６００Ｃの温度
と５ｔｏｎ／ｃｍ”の圧力で熱間プレスして焼結ｌ−だ
。
粉末に、ＳｉＣウィスカとＡＲ２０３粒子を第１表に示
す割合で混合し、冷間等方圧プレスによって３ ｔｏｎ
／Ｃｒｎ２で成形した後、夫々５００〜６００Ｃの温度
と５ｔｏｎ／ｃｍ”の圧力で熱間プレスして焼結ｌ−だ
。
第１表
Ａ Ａｌｌ！合金粉末 ＳｉＣウィスカ Ａｌ
２０３粒子Ｉ ＡＲ−８Ｆｅ−２Ｔｉ １０ｖｏ
１％ なし２ Ａｌ〜８Ｆｅ−２Ｃｒ ｌＯ／
ｌ ｌ１３ ／／
２０ ／／ ／／４、
／／ ３０ “ 〃５
” ５ ／／ １
０ｖｏ１％（３μｍ）６ ＡＲ−８Ｆｅ−２Ｃｒ
１０ ｖｏ１％ １０ ｖｏ１％ （２５μｍ
）７１！−１０Ｐｅ−１ｃｅ １０ ｔ’
なし８ ＡＲ−１０Ｆｅ−２Ｃｒ−２Ｍｏ １
０ ／／ ／／９ ＡＲ−１３Ｆｅ−Ｉ
Ｔｉ ＩＱ ｔｔ ／／１０＊
Ａ９−８Ｆｅ−２Ｃｒ なし 〃１）
＊ＪＩＳ ２０１４ １０ｖｏ１％ 〃（
注）表中の＊印は比較例である。
２０３粒子Ｉ ＡＲ−８Ｆｅ−２Ｔｉ １０ｖｏ
１％ なし２ Ａｌ〜８Ｆｅ−２Ｃｒ ｌＯ／
ｌ ｌ１３ ／／
２０ ／／ ／／４、
／／ ３０ “ 〃５
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０ｖｏ１％（３μｍ）６ ＡＲ−８Ｆｅ−２Ｃｒ
１０ ｖｏ１％ １０ ｖｏ１％ （２５μｍ
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Ｔｉ ＩＱ ｔｔ ／／１０＊
Ａ９−８Ｆｅ−２Ｃｒ なし 〃１）
＊ＪＩＳ ２０１４ １０ｖｏ１％ 〃（
注）表中の＊印は比較例である。
得られた各試料について、空隙率、室温での耐摩耗性及
び３００ｃでの硬度（ＨＶ）を測定し、結果を第２表に
示した。尚、耐摩耗性は大越式摩耗試験機を用いて、比
摩耗量を相手材５４５Ｃ１荷重３．２ｋｙ、摩耗距離２
００ｍ、摩耗速度３６ｍ／ｓｅｃで行った。
び３００ｃでの硬度（ＨＶ）を測定し、結果を第２表に
示した。尚、耐摩耗性は大越式摩耗試験機を用いて、比
摩耗量を相手材５４５Ｃ１荷重３．２ｋｙ、摩耗距離２
００ｍ、摩耗速度３６ｍ／ｓｅｃで行った。
第２表
五 空隙率（％） 比摩耗量（＃１）２Ａｙ ）
Ｉ−（ｙｌ １ ３、ｌＸ１Ｏ−８１８０
２１２，５／／ １９１ ３ ２ １．１ 〃２０９４ ４
０．５ ＃ ２３７５ ０
１．５ ＃ ２０２６ １ １．
２ ／／ ２１５７ ２ １．０
〃２３０８ ３ ２．８ 〃
２０８９ １ ０．８ ／／ ２
５３１０＊ ０ ３２．０ ／／
１７３１）＊１ ４．８ 〃７
７実施例２ 図示するようなカーボン製の溶湯容器１中のＡ９゜合金
の溶湯にＳｉＣウィスカを分散させて実施例１の第１表
Ａ４の組成としだ。このＳｉＣウィスカを分散させたＡ
２合金溶湯２に、全周側面に歯車状の凹凸部４を有する
回転ドラム３を矢印方向に回転させながら浸漬させ、上
記溶湯２を点線矢印の方向に飛散させた。この時、回転
ドラム３の直径は２５Ｃｒｎであり、凹凸部４の溝部か
ら頂部までの高さは５ ｍｍであり、凹凸部４の頂部の
最大浸漬深さは約２藷であって、回転ドラム３の回転速
度は、５０００回転／分であった。飛散した溶湯は約１
Ｏ５ｒ：／ｓｅｅの冷却速度で急冷凝固され、平均粒径
が約０．５ｍ１）のＳｉＣウィスカを含有したＡ４合金
粉末が得られた。得られたＳｉＣウィスカ含有ＡＥ合金
粉末の１００メツ／ユ以下の粉末を用いて実施例１と同
様に焼結した。
Ｉ−（ｙｌ １ ３、ｌＸ１Ｏ−８１８０
２１２，５／／ １９１ ３ ２ １．１ 〃２０９４ ４
０．５ ＃ ２３７５ ０
１．５ ＃ ２０２６ １ １．
２ ／／ ２１５７ ２ １．０
〃２３０８ ３ ２．８ 〃
２０８９ １ ０．８ ／／ ２
５３１０＊ ０ ３２．０ ／／
１７３１）＊１ ４．８ 〃７
７実施例２ 図示するようなカーボン製の溶湯容器１中のＡ９゜合金
の溶湯にＳｉＣウィスカを分散させて実施例１の第１表
Ａ４の組成としだ。このＳｉＣウィスカを分散させたＡ
２合金溶湯２に、全周側面に歯車状の凹凸部４を有する
回転ドラム３を矢印方向に回転させながら浸漬させ、上
記溶湯２を点線矢印の方向に飛散させた。この時、回転
ドラム３の直径は２５Ｃｒｎであり、凹凸部４の溝部か
ら頂部までの高さは５ ｍｍであり、凹凸部４の頂部の
最大浸漬深さは約２藷であって、回転ドラム３の回転速
度は、５０００回転／分であった。飛散した溶湯は約１
Ｏ５ｒ：／ｓｅｅの冷却速度で急冷凝固され、平均粒径
が約０．５ｍ１）のＳｉＣウィスカを含有したＡ４合金
粉末が得られた。得られたＳｉＣウィスカ含有ＡＥ合金
粉末の１００メツ／ユ以下の粉末を用いて実施例１と同
様に焼結した。
得られた複合、ｌ焼結合金は実施例１と同様の測定法に
より、空隙率が３％、室温での比摩耗量が０、３ Ｘ
１０−”＋ｘ２／ｋｙ及び３００Ｃでの硬度ＨＶが２６
０であつた。
より、空隙率が３％、室温での比摩耗量が０、３ Ｘ
１０−”＋ｘ２／ｋｙ及び３００Ｃでの硬度ＨＶが２６
０であつた。
本発明によれば、軽量であって、３００〜４００Ｃの高
温でも充分な強度と耐摩耗性を有する複合アルミニウム
焼結合金を提供することができる。
温でも充分な強度と耐摩耗性を有する複合アルミニウム
焼結合金を提供することができる。
従って、この複合アルミニウム焼結合金は自動車エンジ
ン部品の摺動部材として最適である。
ン部品の摺動部材として最適である。
図面は、セラミック繊維含有Ａ２合金粉末を製造する装
置の一具体例を示す概略断面図である。 ■・・・溶湯容器 ２・・Ａ［合金溶湯＋ＳｉＣウィ
スカ３・・・回転ドラム ４・・・凹凸部 特許出願人 住友電気工業株式会社
置の一具体例を示す概略断面図である。 ■・・・溶湯容器 ２・・Ａ［合金溶湯＋ＳｉＣウィ
スカ３・・・回転ドラム ４・・・凹凸部 特許出願人 住友電気工業株式会社
Claims (2)
- （１） マトリツクスが５〜１５重量％のＦｅと、５重
量％以下のＣｒ，Ｍｏ，Ｃｅ及びＴｉからなる群から選
ばれた少なくとも１種の元素でこれらの元素とＦｅとの
合計が１５重量％以下と、及び残部のＡｌとからなり、
該マトリツクス中に分散した１０〜３５体積％のセラミ
ツク繊維を含有し、空隙率が５．０％未満である耐熱・
耐摩耗性複合アルミニウム焼結合金。 - （２） 上記セラミツク繊維の一部が平均粒径１〜３０
μｍのセラミツク粒子で置換され、空隙率が３．０％未
満である請求項（１）記載の耐熱・耐摩耗性複合アルミ
ニウム焼結合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5660088A JPH01230736A (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | 耐熱・耐摩耗性複合アルミニウム焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5660088A JPH01230736A (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | 耐熱・耐摩耗性複合アルミニウム焼結合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01230736A true JPH01230736A (ja) | 1989-09-14 |
Family
ID=13031709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5660088A Pending JPH01230736A (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | 耐熱・耐摩耗性複合アルミニウム焼結合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01230736A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02247342A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-03 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 高性能金属系複合材料 |
| US5504051A (en) * | 1992-10-27 | 1996-04-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ceramic sheet with catalyst and its manufacturing method |
| WO2014010547A1 (ja) * | 2012-07-09 | 2014-01-16 | 新日鐵住金株式会社 | 複合ロールおよび圧延方法 |
-
1988
- 1988-03-10 JP JP5660088A patent/JPH01230736A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02247342A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-03 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 高性能金属系複合材料 |
| US5504051A (en) * | 1992-10-27 | 1996-04-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ceramic sheet with catalyst and its manufacturing method |
| WO2014010547A1 (ja) * | 2012-07-09 | 2014-01-16 | 新日鐵住金株式会社 | 複合ロールおよび圧延方法 |
| CN104271275A (zh) * | 2012-07-09 | 2015-01-07 | 新日铁住金株式会社 | 复合辊及轧制方法 |
| US9676015B2 (en) | 2012-07-09 | 2017-06-13 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Composite rolling mill roll and rolling method |
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