JPH02182806A - 粉末冶金材料の押出方法 - 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） 本発明は粉末冶金における粉末材料の押出方法に関する
。

（従来の技術） 粉末冶金法は本来金属などの粉末を金型にいれて圧１ｉ
１ｒ＆形し、これを溶融温度以下の温度で焼結する方法
であるが、この方法は焼結体に微小な空隙が残存し靭性
などに劣るため、その用途は超硬合金やタングステン線
などの難加工材料または高融点材料などの粉末冶金法で
ないと製造が困難なものに限られていた。

しかし、近年金属などの粉末な冷間圧縮した後これを金
属容器にいれて真空排気して密封し金属容器ごと熱間加
工する方法が開発され、これにより空隙のない緻密な組
織が得られるようになり、真密度焼結合金と称されて各
方面で使用されつつある。

上述の金属製容器を用いる方法は、特にＡ！Ｌ合金など
の酸化し易い合金では有効である。

すなわち、特にＡ！Ｌ合金などの醜化し易い合金では一
般に粉末表面に酸化皮膜が存在するため各粉末間の接触
部での金属原子及びガス拡散が起こりにくい、したがっ
て真空状態で加工し粉末表面の酸化皮膜を破壊して焼結
する先述の方法が特に有効である０例えばＡ１合金粉末
に５ｉＣ１Ａｎ　　ＯまたはＡｆＬ４Ｃ３等の微粒子を
分散させた複合材は、耐摩耗性、耐熱性などに優れてお
り自動車などの部品として開発が進められている。

（発明が解決しようとする課題） 上記の真密度焼結合金の製造方法においては。

金属製ビレット容器に金属粉末または金属とセラミック
スの混合粉末またはこれらの粉末の圧縮成形体を充填し
た後に、真空排気して密閉することにより押出ビレット
を形成し１次いでこの押出ビレットを押出装置のコンテ
ナ内に装填し押出を行っている。この場合押出後に外周
の容器部分を切削加工により除去するが、従来この容器
部分が厚く、得られる押出材の歩留が良くないという問
題があつた。

この問題点を解決するためにはビレット容器の板厚を薄
くすることで、押出後の押出材外周部の容器部分を少な
くしたり、あるいはビレット容器の外周部のほとんどを
デッドメタルとすることで、押出後の押出材外周部にビ
レット容器が存在しないようにすることが考えられる。

しかしその場合、ビレット容器の押出ダイス側の板厚が
薄くて強度が十分でないと、ビレット容器のダイス側が
押出孔の部分で破断し、ビレットの真空が破られたり、
押出材先端部での緻密化が十分性なわれず不健全部が長
くなるといった問題が生じる。

本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、真密度粉末
冶金材料製造工程における押出工程において、押出前に
ビレット容器をアップセットする工程を加えることで、
ビレット容器の板厚をはくすることを可能とし、その結
果押出材外周部の容器部分を減少あるいは消滅させ、押
出材の切削工程を容易にすることによって、製造工程を
簡略化し、コストの低減を計ることを目的とするもので
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明は薄肉の金属製ビレット容器に金属粉末又は金属
とセラミックスの混合粉末又はこれらの粉末の圧縮成形
体を充填した後に、ビレット容器内を真空排気して密閉
することにより押出用ビレットを形成し、次いで該ビレ
ットを押出装置のコンテナ内に装填し、押出孔を持たな
いアップセットダイスを装着してアップセットすること
により粉末の充填密度を高め、続いて該アップセットダ
イスな押出ダイスに交換して押出加工を行うことを特徴
とする粉末冶金材料の押出加工方法を提供するものであ
る。

まず本発明方法を図面に従って詳細に説明する０本発明
方法において粉末の充填は第１図に示す薄肉の金属製ビ
レット容器を用いて行ない、充填後は真空排気を行う０
図中１は金属製ビレット容器、２は金属パイプ、２ａは
底蓋、３は圧縮する粉末、４は上蓋、５は脱ガス管であ
る。

金属製ビレット容器ｌは材料としては例えばＡｎ、Ｃｕ
、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｎなどの金属及びその合金のう
ち塑性加工性の良いものなら何れでも好ましく使用てき
る。上記金属バイブ２の板厚は従来通りでよ＜１．０〜
１０．０ｍｍが好ましく、また底蓋２ａの板厚は０．３
〜５．０ｍｍが好ましい、この範囲であれば金属容器と
しての機能を十分果たす。本発明に用いられる金属製ビ
レット容器の形状（断面形状）は特に制限はない。

本発明に使用される金属粉末はＡｉのほかに、Ｃｕ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ等の金属及びその合金からなる粉末
のいずれでもよく、その製造方法もガスアトマイズ法１
円心噴霧法、回転カップ法、回転電極法など任意の方法
で製造されたものてよい。

粉末の粒径は特に制限はしないが好ましくは５〜５００
ルｍである。

また、セラミックス粉末としてはＳｉＣ，ＷＣＢ４Ｃ３
等の炭化物系、Ｓｉ３Ｎ４　、ＡｉＮ。

ＢＮ、ＴｉＮなどの窒化物系、Ａ１２ｏ３、Ｚ　ｒ　Ｏ
２１Ｍ　ｇ　Ｏ、Ｓ　１０　ｚ　、　Ｂ　ｅ　Ｏなとの
酸化物系または上記の複合化合物などが適用される。

セラミックス粉末の形状は粒状に限らず長繊維。

’ｓａｇなど任意のものでよくまたウィスカーなどを用
いてもよい、粉末の粒径は特に制限はないが１〜１００
ｇｍか好ましく用いられる。

さらにセラミックス粉末の金属粉末への混合比率は５０
％程度までが好ましいが必要によりこの範囲以上含有さ
せても良い。

以上の粉末の充填の後に金属製ビレット容器１は真空排
気されるが、この排気方法は５例えば金属製ビレット容
器１の上端開口部に上蓋４を溶接等により接続し、この
上蓋４には脱ガス管５を設けておき、これに真空排気装
置（図示せず）例えばロータリーポンプを連結して１０
−ｓ〜１Ｏ−ＩＴｏｒｒまで減圧することにより行なう
ことができる。この脱ガス管５は真空排気後ハンマーで
たたきつぶすなどして圧着させることにより密封される
。

なお上蓋４の材料としては金属容器と溶接性のよいもの
が用いられる。またその板厚は特に制限はないが１〜５
ｍｍが好ましい。

上述のように真空排気された金属製ビレット容器はその
後充填密度を高められるが、その方法を第２図及び第３
図に示す０図中６は押出装置コンテナ、７はアップセラ
５ト用孔なしダイス、８は押出ラムである。真空排気さ
れ、た金属製ビレット１は第２図に示すととく押出装置
コンテナ６゛内に装填される。そしてその底蓋２ａはア
ップセット用孔なしダイス７にあてられる。そして第３
図に示すように金属製ビレット容器ｌの上蓋４が押出ラ
ム８により押圧され粉末３の充填密度が高められる。

上述のように充填密度の高められた金属製ビレットは押
出加工される。第４図にその押出方法を示す０図中９は
押出ダイス、１０は押出されたビレットである。アップ
セット用孔なしダイス７、押出装置コンテナ６、押出ラ
ム８によって充填密度を高められた金属製ビレットｌは
、アップセット用孔なしダイス７を図のように押出ダイ
ス９に換え再び押出ラム８により押圧されることで、押
出される。なおこの押出ラムは油圧あるいは水圧により
駆動する。

なお本発明で製造された押出材は、このあと外周部に残
ったビレット容器を切削加工などにょうて除去した後１
機械加工または鍛造加工などにより所定の製品形状に加
工される。

（実施例） 以下に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する
。第１図に示す金属パイプ２を純アルミ製とし、同じく
純アルミ製の底蓋２ａをこの金属パイプ２下端に溶接し
た。この一端を閉じたパイプの寸法は外径２１６ｍｍ、
肉厚１ｍｍ、高さ０．０５ｍｍで、底蓋の厚さは０．５
ｍｍである。実験に使用した粉末は粒子径１０５μｍ以
下の７０９１ＡＭ合金粉末およびこのＡ！Ｌ粉末に１５
ｐＬｍ以下のＳｉＣ粉末を１０容量％添加した混合粉末
の２種類である。

上記の混合粉末３を前記の純アルミ製の金属パイプに真
密度にした場合３００ｍｍの高さとなる量の粉末を充填
した。この時の粉末の充填密度は約５０％であった。

次に純アルミニウム製の上蓋４及び脱ガス管５を溶接す
ることによって取り付けた０次に脱ガス管５から１００
℃に加熱しながら金属パイプ内をロータリーポンプを用
いて真空排気して密封し押出ビレウドとした。このビレ
ットを１０個作製し、これらを４２０℃に加熱した後に
第２図に示すように押出装置のコンテナ内６に装填し、
第３図に示すように押出孔を持たないアップセットダイ
ス７を用いてアップセットした後に直ちにダイス９を交
換して第４図に示すように直径８５ｍｍに押出した。

この際、アップセット時の粉末充填密度を押出ラム８の
移動量から求め、押出材先端の不健全部の長さ及び押出
材外周部のビレット容器の厚さを測定した。

比較のため、上記ビレットを１０個作製し、これらを４
２０℃に加熱した後に押出装置のコンテナ内に装填し、
アップセットすることなく直径８５ｍｍに押出した。こ
の押出材について先端の不健全部の長さ及び押出材外周
部のビレット容器の厚さを測定した。

さらに、従来法により押出材を作製した。すなわち　外
径２１６ｍｍ、肉厚１０　ｍ　ｍ、高さ６０５ｍｍの純
アルミ製のバイブと厚さ１０ｍｍの純アルミ製底蓋な用
いて上記と同様の一端を閉じた金属バイブを作製し、こ
れに上記の混合粉末を前記の純アルミ製の金属バイブに
真密度にした場合３００ｍｍの高さとなる量の粉末を充
填した。この時の粉末の充填密度は約５０％であった０
次に純アルミニウム製の上蓋及び脱ガス管を溶接するこ
とによフて取り付けた０次に排気管から４００℃に加熱
しながら金属バイブ内をロータリーポンプを用いてＩ　
Ｘ　１０　””Ｔｏｒｒまで真空排気して密封し押出ビ
レットとした。このビレットを１０個作製し、これらを
４２０°Ｃに加熱した後に押出装置のコンテナ内に装填
し、直径８５ｍｍに押出した。この押出材について先端
の不健全部の長さ及び押出材外周部のビレット容器の厚
さを測定した。

Ａ１合金粉末についても上記混合粉末と同じ条件で押出
ビレットを製造し押出を行なった。その押出材について
先端の不健全部の長さ及び押出材の外周部のビレット容
器の厚さを測定した。

第１表にアップセットしたビレットの粉末の充填密度、
押出材の不健全部の長さ及び押出材外周部のビレット容
器の厚さを測定した結果を示す。

第１表により明らかなようにビレット容器の板厚を薄く
してアップセット成形を行なわなかった場合不健全部が
長くなるのに対して、本発明法では従来法と同等の不健
全部しか持たない、また本発明法により製造した押出材
外周部のビレット容器の厚さは従来法により製造したも
のに比べ薄くなっている。

（発明の効果） 本発明によれば押出材の不健全部が短かく抑えられた状
態で押出材外周部のビレット容器の厚さをはくすること
ができるので、押出材の切削工程が容易となると同時に
歩留も良くなるから、製造コストの低減に顕著な効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用する押出用ビレットの斜視図、第
２図、第３図は押出用ビレットの装填及び抑圧状態を示
す断面図、第４図は押出用ビレットの押出状態を示す断
面図である。 ｌ・・・金属製ビレット容器、２・・・金属パイプ、２
ａ・・・底蓋、３・・・粉末、４・・・上蓋、５−・・
脱ガス管、６・・・押出装置コンテナ、７・・・アップ
セット用孔なしダイス、８・・・押出ラム、９・・・押
出ダイス負３ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 薄肉の金属製ビレット容器に金属粉末又は金属とセラミ
   ックスの混合粉末又はこれらの粉末の圧縮成形体を充填
   した後に、ビレット容器内を真空排気して密閉すること
   により押出用ビレットを形成し、次いで該ビレットを押
   出装置のコンテナ内に装填し、押出孔を持たないアップ
   セットダイスを装着してアップセットすることにより粉
   末の充填密度を高め、続いて該アップセットダイスを押
   出ダイスに交換して押出加工を行うことを特徴とする粉
   末冶金材料の押出加工方法。