JPH02122002A - アルミニウム粉末鍛造合金の製造方法 - Google Patents
アルミニウム粉末鍛造合金の製造方法Info
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- Powder Metallurgy (AREA)
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、アルミニウム合金粉末鍛造合金の製造方法に
関する。
関する。
（従来の技術〕
複雑形状のアルミニウム合金を製造する方法としては、
精密鋳造法や溶湯鍛造法、又は粉末アルミニウムを用い
るインジェクトモールド法及ヒ粉末鍛造法がある。
精密鋳造法や溶湯鍛造法、又は粉末アルミニウムを用い
るインジェクトモールド法及ヒ粉末鍛造法がある。
精密鋳造法及び溶湯鍛造法は複雑形状を容易につくるこ
とが出来、生産性がよく低コストである等の利点がある
が、溶解法であることから合金組成や組織が限定され、
製品に要求される過酷な特性を満足しされなくなってい
る現状である。
とが出来、生産性がよく低コストである等の利点がある
が、溶解法であることから合金組成や組織が限定され、
製品に要求される過酷な特性を満足しされなくなってい
る現状である。
この製品特性の面では、最近の急冷凝固法の発達により
、固溶限の低いＦｅ５Ｎｉ、Ｓｉ等の合金元素を多く含
有する高合金組成のＡｔ合金粉末が製造でさるようにな
った結果、この粉末を粉末冶免法に従って例えば熱間押
出することによって従来にない特性（例えば、低熱膨張
率や高耐熱性）のアルミニウム合金が開発されるに致っ
ている。しかし、通常の熱間押出では複雑形状のアルミ
ニウム合金を得ることは困難であった。
、固溶限の低いＦｅ５Ｎｉ、Ｓｉ等の合金元素を多く含
有する高合金組成のＡｔ合金粉末が製造でさるようにな
った結果、この粉末を粉末冶免法に従って例えば熱間押
出することによって従来にない特性（例えば、低熱膨張
率や高耐熱性）のアルミニウム合金が開発されるに致っ
ている。しかし、通常の熱間押出では複雑形状のアルミ
ニウム合金を得ることは困難であった。
一方、通常のアルミニウム合金素材を複雑形状、Ｓ鍛造
することは行なわれているが、亀裂の発生等を避けるた
めに、潰し、荒打ち、仕上げ打ちの３打ないし４打によ
り夫々小さな加工度で鍛造して最終形状又はそれに近い
形状（ｎｅａｒ ｎｅｔ ５ｂａｐｅ）′−するため生
産性が悪く、又鍛造による亀裂や欠”）ｉを後に切削除
去するために最終形状の公差や削り代を大さくとるため
歩留が悪化する等の欠点があった。
することは行なわれているが、亀裂の発生等を避けるた
めに、潰し、荒打ち、仕上げ打ちの３打ないし４打によ
り夫々小さな加工度で鍛造して最終形状又はそれに近い
形状（ｎｅａｒ ｎｅｔ ５ｂａｐｅ）′−するため生
産性が悪く、又鍛造による亀裂や欠”）ｉを後に切削除
去するために最終形状の公差や削り代を大さくとるため
歩留が悪化する等の欠点があった。
（発明が解決しようとする課題）
本発明はかかる従来の事情に鑑み、Ａ１合金粉末、特に
急冷凝固Ａｌ＠金粉末を用いて、粉末鍛造によって複雑
形状で優れた特性を有し、亀裂等の欠陥のない高性能の
アルミニウム粉末鍛造合金を製造することを目的とする
。
急冷凝固Ａｌ＠金粉末を用いて、粉末鍛造によって複雑
形状で優れた特性を有し、亀裂等の欠陥のない高性能の
アルミニウム粉末鍛造合金を製造することを目的とする
。
上記の目的を達成するため、本発明のアルミニウム粉末
鍛造合金の調造方法においては、アルミ−ラム合並粉末
を弔純形状に成形し、この粉末成彩体を熱間鍛造により
加工度３０％以上Ｇこて１打で最終形状又はそれに近い
形状とした後、拡散熱処理するｌｊ法か、若しくは拡散
熱処理の代りに更に小さな加工度で第２打以降の鍛造を
行なって高密度化する方法を採用する。
鍛造合金の調造方法においては、アルミ−ラム合並粉末
を弔純形状に成形し、この粉末成彩体を熱間鍛造により
加工度３０％以上Ｇこて１打で最終形状又はそれに近い
形状とした後、拡散熱処理するｌｊ法か、若しくは拡散
熱処理の代りに更に小さな加工度で第２打以降の鍛造を
行なって高密度化する方法を採用する。
使用するアルミニウム合金粉末は、優れた特性の高性能
合金を得るためにはＰｅ、 Ｎｉ、３１等の合金元来を
多く含有する急冷凝固法によるＡ７合金粉末が好ましい
が、通常のＡｌ＠ｉ粉末も使用でさること（ま云うまで
もない。又、Ａ１合金粉末に他の粉末、例えばセラミッ
ク等の硬質粒子を混合して用いることも可能である。
合金を得るためにはＰｅ、 Ｎｉ、３１等の合金元来を
多く含有する急冷凝固法によるＡ７合金粉末が好ましい
が、通常のＡｌ＠ｉ粉末も使用でさること（ま云うまで
もない。又、Ａ１合金粉末に他の粉末、例えばセラミッ
ク等の硬質粒子を混合して用いることも可能である。
〔作Ｊ１］）
上記の如く、急冷凝固法による高合金組成のＡｔ合截素
材では、塑性変形能が悪いので大きな加工度がとれず、
通常のＡ１合金素材以上の鍛造具」二に多数回の鍛造が
必要になる。
材では、塑性変形能が悪いので大きな加工度がとれず、
通常のＡ１合金素材以上の鍛造具」二に多数回の鍛造が
必要になる。
ところが、高合金組成のＡ７合金粉末の成形体は塑性変
形能は悪いが粉末鍛造時の金型内での物質移動は容易で
あり、この物質移動を促進させるほど粉末表面のＡｔ
Ｏ酸化膜を破壊して新生面を露出させることがでさ、そ
の結果粉末同士の強固′ｆ結合が得られることが判った
。又、粉末鍛造でま鍛造に伴なって密度が上昇するが、
密度が小ざハはど金型内での物質移動は大さく、逆に理
論密望に近くなるほど物質移動は小さくなる。
形能は悪いが粉末鍛造時の金型内での物質移動は容易で
あり、この物質移動を促進させるほど粉末表面のＡｔ
Ｏ酸化膜を破壊して新生面を露出させることがでさ、そ
の結果粉末同士の強固′ｆ結合が得られることが判った
。又、粉末鍛造でま鍛造に伴なって密度が上昇するが、
密度が小ざハはど金型内での物質移動は大さく、逆に理
論密望に近くなるほど物質移動は小さくなる。
そこで本発明方法においては、従来の鍛造技術と異なり
、ｋ１合位粉末戎形体をカロエ度３０％以上の大さな変
形を伴なうように熱間鍛造により１打で最終形状又はそ
れに近い形状に鍛造することとした。このように１打で
大きな変形を起こすことにより、Ａ１合金粉末表面のＡ
ｔ ０ 酸化膜が破壊され粉末同士の強固な結合が得
られ、しかも従来７）如く複数回に分けた鍛造よりも亀
裂の発生を防止でさる。この１打の熱間鍛造での加工度
を３０％以上としたのは、３０％未満では物質移動が小
さく、粉末表面のＡｔ Ｏ酸化膜を破壊して新生面を露
出させるのに不充分であり、従って粉末同士の結合力が
小さくなるからである。
、ｋ１合位粉末戎形体をカロエ度３０％以上の大さな変
形を伴なうように熱間鍛造により１打で最終形状又はそ
れに近い形状に鍛造することとした。このように１打で
大きな変形を起こすことにより、Ａ１合金粉末表面のＡ
ｔ ０ 酸化膜が破壊され粉末同士の強固な結合が得
られ、しかも従来７）如く複数回に分けた鍛造よりも亀
裂の発生を防止でさる。この１打の熱間鍛造での加工度
を３０％以上としたのは、３０％未満では物質移動が小
さく、粉末表面のＡｔ Ｏ酸化膜を破壊して新生面を露
出させるのに不充分であり、従って粉末同士の結合力が
小さくなるからである。
又、急冷凝固法による高合金組成のＡ１合金粉末は一般
に硬度が高く変形能が小さいため、金型ブレスやＣ工Ｐ
により一定の強度をもった複雑形状の成形体を作ること
は懺しい。従って、この籾米成形体は出来るだけ単純形
状とすべさであり、単純形状の方が成形効率の点でも、
後の鍛造時に大きな変形を起させる上からも好ましい。
に硬度が高く変形能が小さいため、金型ブレスやＣ工Ｐ
により一定の強度をもった複雑形状の成形体を作ること
は懺しい。従って、この籾米成形体は出来るだけ単純形
状とすべさであり、単純形状の方が成形効率の点でも、
後の鍛造時に大きな変形を起させる上からも好ましい。
このようにＡ／合金粉末成形体を加工度３０％以上で１
打で熱間鍛造することによって目的とする形状と合並強
度をほぼ達成できるが、複雑形状では末端部やコーナ一
部でメタルフローがやや低下するためボア、亀裂等の欠
陥や密度の低い部分が発生しやすい。この問題に対して
は、これらの部分に余肉を与えて鍛造後に除去する等の
解決策もあるが、寸法精度管理が難しくなる。
打で熱間鍛造することによって目的とする形状と合並強
度をほぼ達成できるが、複雑形状では末端部やコーナ一
部でメタルフローがやや低下するためボア、亀裂等の欠
陥や密度の低い部分が発生しやすい。この問題に対して
は、これらの部分に余肉を与えて鍛造後に除去する等の
解決策もあるが、寸法精度管理が難しくなる。
この問題の解決策として本発明では、上記第１打の熱間
鍛造後に、拡散熱処理を施すか、若しくは第１打よりも
小さな加工度で第２打以降のＦｔ造を行なう。拡散熱処
理は３５０〜５５０ Ｃの温度で１時間以上行なうこと
が好ましく、これにより粉末同士の結合力を向上させ、
合雀強１（１−を改善し及び品質のバラツキをなくすこ
とが出来る。又、第２打以降の鍛造は、鍛令第１打によ
り合金が既に複雑な最終形状又はそれに近い形状になっ
ているので、第１打に比較して極めて小さな加工度で良
く、据込みタイプのメタルフローを起させて密度を改養
し、合金強度を向上させることがでさるものである。こ
の第２打以降の鍛造は塑性変形限界内の変形に留まるの
で、欠陥が生じないし、寸法精度をだしやすい利点もあ
る。
鍛造後に、拡散熱処理を施すか、若しくは第１打よりも
小さな加工度で第２打以降のＦｔ造を行なう。拡散熱処
理は３５０〜５５０ Ｃの温度で１時間以上行なうこと
が好ましく、これにより粉末同士の結合力を向上させ、
合雀強１（１−を改善し及び品質のバラツキをなくすこ
とが出来る。又、第２打以降の鍛造は、鍛令第１打によ
り合金が既に複雑な最終形状又はそれに近い形状になっ
ているので、第１打に比較して極めて小さな加工度で良
く、据込みタイプのメタルフローを起させて密度を改養
し、合金強度を向上させることがでさるものである。こ
の第２打以降の鍛造は塑性変形限界内の変形に留まるの
で、欠陥が生じないし、寸法精度をだしやすい利点もあ
る。
実施例１
エアーアトマイズ法により組成Ａ／−２０Ｓｉ−３Ｎｉ
（重量％）のＡ１合發粉末（−１００メツシユ）を
作製し、この粉末を金型を用いて３ ｔ、イ弗で圧縮成
形し、直径１２（ｌｌｌｆｉＸ長さ３０朋の粉末成形体
を形成した。この粉末成形体の理ＫＮ Ｎ度比は約７５
％であった。
（重量％）のＡ１合發粉末（−１００メツシユ）を
作製し、この粉末を金型を用いて３ ｔ、イ弗で圧縮成
形し、直径１２（ｌｌｌｆｉＸ長さ３０朋の粉末成形体
を形成した。この粉末成形体の理ＫＮ Ｎ度比は約７５
％であった。
得られた粉末成形体を、下記（ａ）〜（ｅ）の加工条件
により熱間鍛造し、最終形状が直径１２０１１ｆｉＸ厚
さ１０朋の円板（Ａ部）と、この円板の上下両面に突出
した夫々外径９０朋×内径７０ＷｆｉＸ高さ２Ｑｗの円
筒（Ｂ ＦＡＳ ）とからなる製品とした。
により熱間鍛造し、最終形状が直径１２０１１ｆｉＸ厚
さ１０朋の円板（Ａ部）と、この円板の上下両面に突出
した夫々外径９０朋×内径７０ＷｆｉＸ高さ２Ｑｗの円
筒（Ｂ ＦＡＳ ）とからなる製品とした。
（ａ） ： ４００ ｔｒで鍛造１打（加工度４０％）
（ｂ） ： （ａ）＋拡散熱処理４３０ ｃｘ ５ ｈ
ｒ（ｃ） ’ （ａ） ＋４００ Ｃで鍛造第２打（力
ロエ度１０％）（ｄ） ： ４００ Ｃで鍛造４打（加
工度合計７０％）（ｅ） ： ４００ Ｃで鍛造第１打
（加工度１０％）＋４００Ｃで鍛費第２打（加工度４０
％）製造した各製品の外観、製品の円板（Ａ部）及び円
筒（Ｂ部）の各先端部分の密度、硬度、抗折力、及び光
学顕微鏡での観察結果を下表にまとめて示した。
（ｂ） ： （ａ）＋拡散熱処理４３０ ｃｘ ５ ｈ
ｒ（ｃ） ’ （ａ） ＋４００ Ｃで鍛造第２打（力
ロエ度１０％）（ｄ） ： ４００ Ｃで鍛造４打（加
工度合計７０％）（ｅ） ： ４００ Ｃで鍛造第１打
（加工度１０％）＋４００Ｃで鍛費第２打（加工度４０
％）製造した各製品の外観、製品の円板（Ａ部）及び円
筒（Ｂ部）の各先端部分の密度、硬度、抗折力、及び光
学顕微鏡での観察結果を下表にまとめて示した。
（註）×：ボア等の欠陥あり、Ｏ：良好上記の結果から
判るように、本発明例の（ｂ）及び（ｃ）では亀裂や欠
陥がなく全体的に擾れた特性を示しだのに対して、第１
打の加工度が小さい（ｅ）や従来例の４打で鍛造する（
ｄ）では亀裂が発生し、特に（ｄ）では鍛造金型への溶
着も認められた。又、鍛造１打のみの（ａ）では加工度
が大さくても先端部分にマイクロポア等の欠陥が残り、
機械的特性もや＼劣っていた。
判るように、本発明例の（ｂ）及び（ｃ）では亀裂や欠
陥がなく全体的に擾れた特性を示しだのに対して、第１
打の加工度が小さい（ｅ）や従来例の４打で鍛造する（
ｄ）では亀裂が発生し、特に（ｄ）では鍛造金型への溶
着も認められた。又、鍛造１打のみの（ａ）では加工度
が大さくても先端部分にマイクロポア等の欠陥が残り、
機械的特性もや＼劣っていた。
実施例２
エアーアトマイズ法により組成Ａｔ−３０Ｓｉ−３，２
Ｃｕ−０，５Ｍｇ （重量％）の１１合金粉末（−ｉｏ
ｏメツシュ）を作製し、この粉末を金型を用いて圧縮成
形し、直径７０朋×長さ４０闘の粉末成形体を形成した
。この粉末成形体を、直径８０朋×厚さ１５門の円板部
とこの円板部上に突出した外径５０鴎×高さ４Ｑｍｍの
円筒部とからなる最終形状に鍛造するため、４５０Ｃで
の加工度３５％の熱間鍛造により１打で最終形状が得ら
れた。
Ｃｕ−０，５Ｍｇ （重量％）の１１合金粉末（−ｉｏ
ｏメツシュ）を作製し、この粉末を金型を用いて圧縮成
形し、直径７０朋×長さ４０闘の粉末成形体を形成した
。この粉末成形体を、直径８０朋×厚さ１５門の円板部
とこの円板部上に突出した外径５０鴎×高さ４Ｑｍｍの
円筒部とからなる最終形状に鍛造するため、４５０Ｃで
の加工度３５％の熱間鍛造により１打で最終形状が得ら
れた。
更に、上記の熱間鍛造１打に続き、４３０Ｃでの第２打
（加工度５％）の鍛造を行なった製品、又は４１０Ｃで
５時間の拡散熱処理を行なった製品は、共に密度が理論
密度比の９９％以上及び抗折力が４５ ｋｇＡｒＸ以上
であり、外観、的にも光学顕微鏡観察によっても亀裂そ
の他の欠陥は認められなかった。
（加工度５％）の鍛造を行なった製品、又は４１０Ｃで
５時間の拡散熱処理を行なった製品は、共に密度が理論
密度比の９９％以上及び抗折力が４５ ｋｇＡｒＸ以上
であり、外観、的にも光学顕微鏡観察によっても亀裂そ
の他の欠陥は認められなかった。
一方、上記と同一の粉末をＡ部缶に入れ脱ガス後封入し
、押出加工により直径７０朋×長さ３０闘の円柱状に成
形し、これを上記と同一寸法の最終形状に鍛造すること
を試みたが、加工中の割れを防止するためには少しずつ
変形させるように加工度を８％以下に抑えた鍛造と熱処
理とを繰返さなければならず、結局最終形状とするまで
合計５打の鍛造を必要とした。
、押出加工により直径７０朋×長さ３０闘の円柱状に成
形し、これを上記と同一寸法の最終形状に鍛造すること
を試みたが、加工中の割れを防止するためには少しずつ
変形させるように加工度を８％以下に抑えた鍛造と熱処
理とを繰返さなければならず、結局最終形状とするまで
合計５打の鍛造を必要とした。
不発明によれば、Ａ１合金粉末、特に急冷凝固Ａ４合金
粉末を用いて、その単純形状の粉末成形体から熱間鍛造
により１打で大きな変形を与えて複雑形状に加工するこ
とによって、粉末同士の結合力を高めることができ、し
かも生産性の高い加工が可能となる。加えて、鍛造１打
に絖いての加工度の小さい第２打以降の鍛造又は拡散熱
処理と相俟って、亀裂等の欠陥がなく、特性的に優れた
高性能のアルミニウム粉末鍛造合金を製造することがで
さる。
粉末を用いて、その単純形状の粉末成形体から熱間鍛造
により１打で大きな変形を与えて複雑形状に加工するこ
とによって、粉末同士の結合力を高めることができ、し
かも生産性の高い加工が可能となる。加えて、鍛造１打
に絖いての加工度の小さい第２打以降の鍛造又は拡散熱
処理と相俟って、亀裂等の欠陥がなく、特性的に優れた
高性能のアルミニウム粉末鍛造合金を製造することがで
さる。
出
願
人
住友電気工業株式会社
Claims (2)
- （１）アルミニウム合金粉末を単純形状に成形し、この
粉末成形体を熱間鍛造により加工度３０％以上にて１打
で最終形状又はそれに近い形状とした後、拡散熱処理す
ることを特徴とする、アルミニウム粉末鍛造合金の製造
方法。 - （２）アルミニウム合金粉末を単純形状に成形し、この
粉末成形体を熱間鍛造により加工度３０％以上にて１打
で最終形状又はそれに近い形状とした後、更に小さな加
工度で第２打以降の鍛造を行なつて高密度化することを
特徴とする、アルミニウム粉末鍛造合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27237888A JPH02122002A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | アルミニウム粉末鍛造合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27237888A JPH02122002A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | アルミニウム粉末鍛造合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02122002A true JPH02122002A (ja) | 1990-05-09 |
Family
ID=17513055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27237888A Pending JPH02122002A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | アルミニウム粉末鍛造合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02122002A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05195014A (ja) * | 1992-01-17 | 1993-08-03 | Kubota Corp | アルミニウム合金粉末の熱間鍛造法 |
| JPH07179909A (ja) * | 1993-12-24 | 1995-07-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 粉末鍛造法 |
-
1988
- 1988-10-28 JP JP27237888A patent/JPH02122002A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05195014A (ja) * | 1992-01-17 | 1993-08-03 | Kubota Corp | アルミニウム合金粉末の熱間鍛造法 |
| JPH07179909A (ja) * | 1993-12-24 | 1995-07-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 粉末鍛造法 |
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