JPH0220649A - 耐摩耗性アルミニウム合金の製造方法 - 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］ 本発明はシリコン（Ｓｉ）を含有し、優れた耐摩耗性と
機械的性質とを有する耐摩耗性アルミニウム合金の製造
方法に関する。

［従来力抜術］ この種の耐摩耗性アルミニウム（Ａβ）合金は、主とし
て、弱電部品（ビデオテープレコーダのシリンダ及び各
種のＯＡ機器等）、コンプレッサー部品（ピストン、シ
リンダーヘッド、シューディスク及び軸受等〉並びにエ
ンジン部品（ピストン、シリンダーライナー及びシフト
フォーク等）に使用されている。

この耐摩耗性アルミニウム合金は、Ａ１母相中にＳｉが
晶出しなＡＪＩ−３Ｌ系合金が一般的である。特に、高
い耐摩耗性が要求される部材には、Ｓｉ晶出量が多い過
共晶Ｓｉ組成のＡＪ！合金が使用されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、初晶Ｓｉの生成量を増加させると、耐摩
耗性を向上させることはできるものの、引張強さ、耐力
、伸び及び疲労強度等の機械的性質も耐摩耗性の向上と
同時に向上させるということは困難である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
耐摩耗性及び機械的性質の双方が優れた耐摩耗性アルミ
ニウム合金を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る耐摩耗性アルミニウム合金の製造方法は、
Ｓｉを１１．５乃至２５．０重量％含有するアルミニウ
ム合金の溶２湯を√（Ｂ２ｆ）（但し、Ｂ：磁束密度、
ｆ：交番磁場の周波数）が３００乃至３０００の電磁場
中で連続鋳造し、Ｓｉ晶出物密度が鋳塊表層部から中心
部に向けて低下する鋳塊を得ることを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、耐摩耗性及び機械的性質の双方を向
上させるために、Ａ１合金のＳｉ含有量を１１．５乃至
２５．０重量％に規定し、更に、Ｆ丁Ｔ１が３００乃至
３０００の電磁場中で電磁攪拌しつつ、この組成のＡ、
１２合金を連続鋳造することにより、得られた鋳塊にお
いて、Ｓｉ晶出物の密度を鋳塊表層部から中心部に向け
て低下させる。これにより、鋳塊表層部はＳｉ晶出物の
量が多いために、耐摩耗性が高くなり、また鋳塊中心部
はＳｉ晶出物量が少なく機械的強度が高くなる。従って
、本発明によれば、耐摩耗性及び機械的性質の双方が優
れた耐摩耗性Ａ、ｆｆ合金を製造することができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図及び第２図は本実施例方法の実施状態を示す図で
あって、第１図は平面図、第２図は第１図の■−■線に
よる断面図である。

円筒状の鋳型２がその軸方向を垂直にして設置されてお
り、この鋳型１には電磁攪拌コイル２が外嵌されている
。そして、この鋳型１の上方に設置されたタンデイツシ
ュ（図示せず）から所定組成のＡ１１合金溶湯を鋳型１
内に注入することにより、この溶湯３は鋳型１により冷
却されて鋳型１の近傍部分が凝固する。溶湯３は電磁攪
拌コイル２から所定強度の電磁力を受け、矢印５方向に
回転流動する。

このようにして溶湯３が電磁力による攪拌を受けつつ冷
却されて凝固殻が形成される。この凝固殻が形成され内
部に未凝固溶湯を有する鋳塊４は鋳型１の下方に連続し
て引き抜かれ、鋳型１の下方にて更に冷却されて完全に
凝固する。

本発明は、このようにして製造されるＡ（合金の組成（
Ｓｉ含有量）及び電磁攪拌条件を適切に設定することに
より、耐、摩耗性及び機械的強度の双方を向上させたこ
とに特徴を有する。

先ず、Ａ１１合金合金中のＳｉ含有量は１１，５乃至２
５．０重量％に設定する。

Ｓｉ含有量が１１．７重量％未満の場合は、所望の高い
耐摩耗性を得ることができない、また、Ｓｉ含有量が１
１，７重量％未満では初晶Ｓｉが発生しないため、電磁
攪拌を施しても、鋳塊の表層部と内部との間でＳｉ晶出
物に十分大きな濃度差を設けることができない、このた
め、後述する電磁攪拌により、耐摩耗性及び機械的性質
の双方を改善すべく、初晶Ｓｉを十分に発生させるため
に、Ｓｉ含有量は、１１．７重量％以上とする。

次に、Ｓｉ含有量が２５重量％より大きい場合は、耐摩
耗性は向上するものの、電磁攪拌を行ってもＳｉ含有量
が低い領域が十分得られず、機械的性質が向上しない、
このため、Ｓｉ含有量は２５重量％以下とする。

次に、電磁攪拌条件について説明する。

本発明においては、Ｆ］「「］”（但し、Ｂ：磁束［ガ
ウス］、磁場の周波数［ヘルッコ）が３００乃至３００
０の電磁場を鋳型的溶湯３に印加して、溶湯を電磁攪拌
する。これにより、Ｓｔの晶出量が表層部にて高く、中
心部にて低い鋳塊が得られる。

従って、鋳塊の表層部は、Ｓｉ晶出量が多いために耐摩
耗性が高く、一方、鋳塊中心部は、Ｓｉ晶出量が少ない
ために機械的性質が高い。このため、耐摩耗性と機械的
性質との双方が優れたＡ１合金を得ることができる。

Ｆ］「「］”が３００未満の場合には、鋳塊表層部と中
心部との間でＳｉ晶出量に差が生じない。このため、耐
摩耗性及び機械的性質の双方を向上させるという所期の
目的が達成されないのでＦゴ「ｒ］゛は３００以上とす
る。

一方、「■ｒ了が３０００を超えると、鋳塊表層部への
Ｓｉ晶出物の濃化効果が飽和してしまうと共に、酸化物
及び介在物を鋳塊内部に巻き込んでしまうという弊害が
あるため、Ｆ丁丁了は３０００以下とする。

なお、上記組成のＡ１合金に対して、強度を向上させる
ために、０．１乃至１．０重量％のＦｅ、０゜１乃至１
．５重量％のＭ　ｎ　、　０．１乃至８．０重量％のＣ
ｕ、０．１乃至８．０重量％のＭｇ及び０．１乃至８゜
０重量％のＺｎから選択された１種又は２種以上の成分
を含有させてもよい。これらの成分はいずれもＡ（合金
の強度を向上させるものである。

また、Ａ１合金の耐熱性を向上させるために、０．１乃
至２．０重量％のＮ　ｉ　、０．１乃至０．５重量％の
Ｃｒ及び０．０５乃至０．５重量％のＺｒから選択され
た１種又は２種以上の成分を含有させてもよい。

これらはいずれもＡ（合金の耐熱性を向上させる成分で
ある。

次に、本発明方法により実際にＡ、ｌｆ＋合金を製造し
た場合の実施例と、電磁攪拌を付与せずに連続鋳造した
場合の比較例とについて、その鋳塊組織及び耐摩耗性を
調査した結果について説明する。

実施例及び比較例のＡ１合金組成は同一であり、その組
成（重量％）を下記第１表に示す。

第１表 このＡ１合金溶湯を、実施例の場合は第１図及び第２図
に示す装置により連続鋳造し、比較例の場合は電磁攪拌
せずに連続鋳造した。鋳塊の直径はいずれも１５０　ｔ
ｎ鳳である。

実施例の電磁攪拌条件を下記第２表に示す。

第２表 第３図はこのようにして得られた実施例合金と比較例合
金における鋳塊の表層部及び中心部の金属組織写真（倍
率１００倍）である。

この組織写真から明らかなように、実施例合金のＳｉ晶
出量は表層部で多く、中心部で少なくなっている。一方
、比較例合金においては、表層部と中心部とでＳｉ晶出
量には殆ど差が認められなかった。

この実施例合金及び比較例合金を押出加工した後、冷間
圧延により、厚さが１０ｍｍの板に加工し、鋳鉄を相手
材として摩耗試験（大越式摩耗試験機）を実施した。そ
の結果を第４図に示す。第４図は横軸に摩耗速度をとり
、縦軸に比摩耗量をとって、実施例合金及び比較例合金
の耐摩耗性を示すグラフ図である。但し、比摩耗量Ｗｓ
は下記数式にて表される。

ｄ　Ｗ＝Ｗｓ−ｐ−８−ｄ　Ｊ この式において、Ｓは２つの固体の接触面積であり、ｐ
はそのときの接触圧力である。また、ｄＷは、この２つ
の固体がこの状態でｄρの微小距離だけすべるときの摩
耗量である。従って、比摩耗量ＷＳは被庫材料の相手材
料に対する摩耗特性を表す比例定数である。この第４図
から明らかなように、実施例合金は比較例に比して比摩
耗量が小さく、耐摩耗性が優れている。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、表層部にてＳｉ
晶出量が多く、中心部にてＳｉ晶出量が少ないＡＪ合金
鋳塊が得られるから、表層部は耐摩耗性が高く、中心部
は引張強さ等の機械的性質が優れている。

このため、本発明によれば、耐摩耗性及び機械的性質の
双方が優れたアルミニウム合金が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例方法の実施状態を示す平面図、
第２図は第１図の■−■線による縦断面図、第３図は実
施例合金及び比敦例合金の金属組織を示す金属顕微鏡写
真（倍率１００倍）、第４図は本発明の効果を示すグラ
フ図である。 １′；鋳型、２；電磁攪拌コイル、３；溶湯、４；鋳塊

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｉを１１．５乃至２５．０重量％含有するアル
   ミニウム合金の溶湯を√（Ｂ＾２ｆ）（但し、Ｂ：磁束
   密度、ｆ：交番磁場の周波数）が３００乃至３０００の
   電磁場中で連続鋳造し、Ｓｉ晶出物密度が鋳塊表層部か
   ら中心部に向けて低下する鋳塊を得ることを特徴とする
   耐摩耗性アルミニウム合金の製造方法。