JPH02270903A

JPH02270903A - アルミニウム合金部材の製造方法

Info

Publication number: JPH02270903A
Application number: JP9394689A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Adachi; 充安達; Akio Okamoto; 昭男岡本; Hideki Iwai; 英樹岩井; Yoshiharu Waku; 芳春和久
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1989-04-13
Filing date: 1989-04-13
Publication date: 1990-11-06

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部材の製造方法に係り、特に
アルミニウム合金粉末を成形すると共に、さらに熱間押
出加工してアルミニウム合金部材を製造する方法に関す
る。さらに詳しくは、封缶、脱缶工程を要することなく
効率的にアルミニウム合金部材を製造する方法に関する
。

［従来の技術］近年、自動車、航空機等の分野における構成部材の軽量
化、高性能化、高負荷化に対する耐久性の改善等の要求
が高まるに伴い、これらの構成部材であるアルミニウム
合金について、鋳造用合金に比べ耐熱性、耐摩耗性に優
れ、しかも高強度である合金材として、急冷凝固粉を用
いた粉末合金材の研究が盛んに行なわれつつある。

粉末合金材では、急冷凝固粉粒子の表面に付着している
水分、水酸化物等の付着物が、粉末粒子同志の圧着を妨
げると共に、成形後のアルミニウム合金部材の機械的性
質を劣化させる原因となるため、これらの付着物を急冷
凝固粉の成形、固化に際し、予め取り除く必要がある。

即ち、アルミニウム合金粉末に水酸化物や水分が存在す
ると、熱処理時に水蒸気や水素ガスが発生し、ブリスタ
ニと称される材料欠陥を生じさせる。

従来、この付着物除去のために、急冷凝固粉を予備成形
した後、予備成形体をアルミニウム等の金属缶に封入し
て真空脱ガス処理し、その後この缶を除去することが行
なわれている。

［発明が解決しようとする課題］このように、従来においては封缶、真空脱ガス、脱缶の
工程が必要とされているため、■　アルミニウム合金部
材の製造工数が多く、このため、製品のコストアップを
招いていた。

■　予備成形体の取り扱い上、即ち予備成形体を封缶処
理する必要上、予備成形体の強度を確保する必要がある
。そのために、予備成形体の相対密度を６５％以上にす
る必要があるが、予備成形体が高密度であるため脱ガス
処理が難しい。

■　アルミニウム合金粉末としては、製品の破壊靭性低
下の要因となる酸素量の少ない窒素ガスアトマイズ粉末
を用いるのが好ましい。

しかしながら、予備成形体の強度を増大させるために、
粉末同志のからみつきにより予備成形体の成形性を向上
させることが可能な、不定形で表面に凹凸があるエアー
アトマイズ粉末が一般に用いられる。このエアーアトマ
イズ粉末は酸素量が多く、この結果、得られるアルミニ
ウム合金部材は破壊靭性が低いなどの短所を有したもの
となっていた。

■　封缶を行なうところから、予備成形体として長尺ビ
レットの製造が難しく、このため製品形状にも制限があ
る。

等の問題点があった。

本発明は上記従来の問題点を解決し、封缶、脱缶等の処
理を要することなく、低真空脱ガス処理により、高品質
のアルミニウム合金部材を低コストで製造する方法を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］請求項（１）のアルミニウム合金部材の製造方法は、成
形型内にアルミニウム合金粉末を供給すると共に圧縮、
加熱及び真空脱気処理して成形し、得られた成形体の表
面に溶融金属又は溶融ガラスを付着させることにより被
覆層を形成し、得られた表面被覆成形体を熱間押出加工
することを特徴とする請求項（２）のアルミニウム合金部材の製造方法は、成
形型内にアルミニウム合金粉末を供給すると共に圧縮、
加熱及び真空脱気処理して成形し、得られた成形体を密
度８０％以上にホットプレス処理した後、熱間押出加工
することを特徴とする。　　　′ 以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明のアルミニウム合金部材の製造方法にお
ける成形工程の一例を説明する断面図、第２図（ａ）〜
（ｇ）はその成形手順を示す断面図である。

図中、１は加熱ヒータ２を備えるコンテナであり、該コ
ンテナの上部には原料であるアルミニウム合金粉末Ａの
供給口３が設けられている。該コンテナ３の両側面は開
放されており、一方からは加圧ステム４が挿入されてお
り、他方には固定ステム５が挿入配置されている。また
、この固定ステム５、加圧ステム４、コンテナ１のうち
少なくとも１つ以上には真空排気装置（図示せず）に接
続された真空脱気管６が設けられており、コンテナ１内
を真空脱気することができるように構成されている。（
なお、第・２図（ａ）〜（ｇ）においては、加熱ヒータ
２及び真空脱気管６はその図示が省略されている。）図示の装置によりアルミニウム合金部材を製造するには
、まず、加圧ステム４及び固定ステム５を予め４００℃
以下に加熱されたコンテナ１の両端にセットした状態で
供給口３よりアルミニウム合金粉末を投入する（第２図
（ａ））。次いで、加圧ステム４を油圧等により前進さ
せてアルミニウム合金粉末Ａを圧縮成形する（第２図（
ｂ））。次に、加圧ステム４を後退させて再びアルミニ
ウム合金粉末Ａを供給口３より投入しく第２図（Ｃ））
、再度加圧ステム４を前進させることにより、前回の圧
縮成形体１０ａに加えて更に圧縮成形を行なう（第２図
（ｄ））。

このような手順を繰り返して行ない、所望の大きさの成
形体ｔａｂが得られた後（第２図（ｅ））、加圧ステム
４を前進させたままの状態にて、真空排気装置によりコ
ンテナ１内を減圧する。また、これと共に、加熱ヒータ
２より所定の温度まで急速に加熱を行なう、この加熱・
真空脱気処理後は固定ステム５を取り外しく第２図（ｆ
））、加圧ステム４を更に前進させることにより成形体
１０を取り出す。

なお、本発明の方法においては、従来法とは異なり封缶
処理を行なうことなく、加熱・真空脱気処理を行ない、
この加熱・真空脱気処理によりアルミニウム合金粉末を
焼結させ、成形体１０の強度を高めるようにしている。

従って、圧縮成形による成形体の相対密度は、従来にお
いては６５％以上とする必要があったが、本発明におい
ては必ずしもその必要はなく、６５％以下、例えば５０
〜６０％であれば良い。

また、圧縮成形後の加熱・真空脱気処理においては、こ
のように成形体ｔａｂの相対密度を低く設定することが
可能であることから、該成形体ｔａｂを加熱・真空脱気
処理する際の効率が高められる。すなわち、加熱・真空
脱気処理は、原料アルミニウム粉末表面の結晶水や吸着
水の除去を目的として行なうものであるが、本発明によ
れば成形体１０ｂの密度が小さく、気孔が多いので、加
熱・真空脱気処理時に水分が急速に排出される。そして
、このように水分が高度に除去された成形体１０から水
素ガス量の少ない製品が得られる。

なお、この加熱・真空脱気処理条件は、３００〜５５０
℃、１０〜ＩＯ−’ｔｏｒｒで０．５〜２４時間とする
のが好適である。

このようにして、加熱・真空脱気処理を行なった後は、
成形体１０は再酸化、水分の再吸着が起こらないように
、直ちに次工程、即ち、溶融金属又は溶融ガラスの付着
による被覆層の形成（請求項（１）の方法）或いはホッ
トプレス処理（請求項（２）の方法）に供する。なお、
本発明においては、このホットプレス処理後、請求項（
１）の方法と同様にして被覆層の形成を行なっても良い
。

請求項（１）の方法において、溶融金属又は溶融ガラス
を成形体表面に付着させる方法としては特に制限はない
が、例えば、成形体を溶融金属又は溶融ガラス内に浸漬
する方法、或いは、成形体に溶融金属又は溶融ガラスを
スプレー等で塗布する方法等が挙げられる。

なお、被覆層形成に用いる金属・ガラスはそれぞれの融
点、軟化点が合金粉末の融点よりも低いことが必要であ
る。ガラスを用いる場合、溶融ガラスを付着させた後の
冷却速度が遅いと結晶化が起こる可能性があるため、冷
却速度をある程度速くするのが好ましい。

このようにして被覆層を形成することにより、成形体が
その加熱・真空脱気処理された状態を維持するようにな
ると共に、この被覆層により、後工程の熱間押出成形時
の変形抵抗を小さくするという効果も達成される。

請求項（２）の方法においては、加熱・真空脱気処理に
より得られた成形体を密度８０％以上にホットプレス処
理する。このホットプレス処理後、上記請求項（１）の
方法と同様にしてホットプレス処理により得られた成形
体の表面に溶融金属又は溶融ガラスを付着させることに
より被覆層を形成しても良い、ホットプレス処理により
、成形体の強度が向上し、しかも請求項（１）の方法に
おけるよりも、真空脱気処理の状態をより確実に維持す
ることができる。

なお、請求項（２）の方法において、ホットプレスの程
度を成形体の密度が８０％以上となるようにしたのは、
例えば、真空脱気しホットプレスした後被覆層を形成す
る場合、ホットプレス後成形体が大気にさらされたとき
、水分の吸湿を防ぐことができ、このため吸湿度合が少
なくてすみ、真空脱気したときの脱気状態をそのまま保
ち得るからである。これにより、ブリスターと称される
材料欠陥の発生を極力抑えることができる。密度が８０
％未満であると、この密度が比較的小さいので成形体の
内部まで大気が入り、水分の吸湿が生じ、結果的には熱
によるブリスターが発生し、所望の品質のものが得られ
ない。

このようにして、成形体に被覆層を形成した後、或いは
、成形体をホットプレス処理した後、又はホットプレス
処理後被覆層を形成した後は、これを熱間押出成形して
アルミニウム合金部材を得る。

なお、以上の説明は、本発明の一実施例を説明するもの
であって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら上記
の方法に限定されるものではない。

例えば、第１図及び第２図（ａ）〜（ｇ）に示す成形方
法において、成形型の型式や真空脱気管の取付位置等に
は特に制限はない。また、加熱・真空脱気処理は、成形
後に限らず成形と同時に行なうようにすることもできる
。

本発明の方法は、Ａｌ１−Ｓｔ系、Ａｌ１−Ｓ　ｉ　−
Ｍｇ系、ＡＪＩ−３Ｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系、Ａｎ−Ｓｔ−Ｆ
ｅ系、Ａｌ１−３ｔ−Ｍｇ−Ｆｅ系、Ａｌ１−３１−Ｃ
ｕ−Ｍｇ−Ｆｅ系、Ａｆ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｆｅ系等の各種
アルミニウム合金粉末を原料として極めて有利に実施す
ることができる。

［作用］本発明の方法によれば、封缶処理を行なうことなく、成
形型内にて成形及び加熱・真空脱気処理するため、封缶
、脱缶処理工程が不要となり、製造が容易となる。

また、圧縮成形体を封缶することが不要であるから、圧
縮成形体自体に必要とされる強度は小さくて足りる。こ
のため、圧縮成形体の相対密度を小さくすることが可能
であり、これにより、■　圧縮成形体からの、脱気効率
が向上し、成形体の品質が向上する。

■　アルミニウム合金粉末として、エアアトマイズ粉末
ではなく、酸素量の少ない窒素ガスアトマイズ粉末を用
いることができ、製品品質が向上する。

等の作用効果が奏される。

なお、封缶が不要であるから、長尺の粉末成形体とする
こともできる。

このような加熱・真空脱気処理された成形体の表面に溶
融金属又は溶融ガラスを付着させて被覆層を形成するこ
とにより、或いは、該成形体を８０％以上にホットプレ
スＩＡ理じた後直ちに熱間押出成形することにより、或
いは諸成形体を８０％以上にホットプレス処理した後、
その表面に溶融金属又は溶融ガラスを付着させて被覆層
を形成することにより、加熱・真空脱気処理された状態
を安定に維持することが可能とされる。

従って、本発明の方法によれば、製造効率が著しく改善
され、製造コストの低減を図ることができる。また、得
られるアルミニウム合金部材の品質も大幅に向上され−
る。

［実施例］以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。

実施例ＩＡｎ−１７％５ｉ−４，５％Ｃｕ−０，６％Ｍｇ−５％
Ｆｅ−１，５％Ｍｎ合金の窒素ガスアトマイズ粉末を用
いて、下記手順にてアルミニウム合金部材を製造した。

得られたアルミニウム合金部材の高温強度（３００℃）
及び伸びと水素ガス量を調べ結果を第１表に示した。

製造手順ニアルミニウム合金粉末の成形（相対密度５５％） ↓ 加熱・真空脱気処理（５００℃、１Ｏ−２ｔｏｒｒ、６０分）↓ 溶融ガラスによる被覆（浸漬法）（溶融ガラス温度＝４８０℃） ↓ 熱間押出成形（４００℃、押出比５．７゜押出速度２．８ｍｍ／ｓｅｃ）実施例２実施例１で用いたものと同様のアルミニウム合金粉末を
用いて、下記手順にてアルミニウム合金部材を製造した
。得られたアルミニウム合金部材の高温強度（３００℃
）及び伸びと水素ガス量を調べ結果をｉ１表に示した。

製造手順ニアルミニウム合金粉末の成形（相対密度５５％） ■ 加熱・真空脱気処理（５００℃、１Ｏ−２ｔｏｒｒ、６０分）ホットプレス
処理（５００℃、Ｉｔ／ｃｉ、密度９５％）↓ 熱間押出成形（４００℃、押出比５．７゜押出速度２．８ｍｍ／５ｅｃ）実施例３実施例２と同様にしてアルミニウム合金粉末の成形、加
熱・真空脱気処理、ホットプレス処理を行なフて得られ
た成形体に、実施例１と同様の方法で溶融ガラスによる
被覆を行なった後熱間押出成形して、アルミニウム合金
部材を製造した。得られたアルミニウム合金部材の高温
強度（３００℃）及び伸びと水素ガス量を調べ結果を第
１表に示した。

比較例１実施例１で用いたものと同様のアルミニウム合金粉末を
相対密度７０％に成形した後封缶処理した０次いで、５
００℃、１０−’ｔｏｒｒで６０分加熱、脱気処理した
後１．実施例１と同様にして熱間押出成形することによ
りアルミニウム合金部材を製造し、得られたアルミニウ
ム合金部材の高温（３００℃）強度及び伸びと水素ガス
量を調べ、結果を第１表に示した。

第　　１　　表第１表より明らかなように、本発明の方法によれば、封
缶処理を要することなく、従来法によるものとほぼ同程
度の優れた機械的性質を示し、水素ガス量は従来法によ
るものに比べて少なく、高品質のアルミニウム合金部材
を製造することができる。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明のアルミニウム合金部材の製
造方法によれば、封缶処理を要することなく、加熱・真
空脱気処理された状態を熱間押出成形後まで維持するこ
とができ、低コストで、容易かつ確実に水素ガス量が少
なく、優れた機械的性質を有するアルミニウム合金部材
を製造することが可能とされる。なお、粉末成形体とし
て長尺ビレット状のものを成形することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアルミニウム合金部材の製造方法にお
ける成形工程の一例を説明する断面図、第２図はその成
形手順を示す断面図である。Ａ・・・アルミニウム合金粉末、１・・・コンテナ、　　　２・・・加熱ヒータ、３・・
・供給口、　　　４・・・加圧ステム、５・・・固定ス
テム、　６・・・真空脱気管、１０・・・成形体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）成形型内にアルミニウム合金粉末を供給すると共
に圧縮、加熱及び真空脱気処理して成形し、得られた成
形体の表面に溶融金属又は溶融ガラスを付着させること
により被覆層を形成し、得られた表面被覆成形体を熱間
押出加工することを特徴とするアルミニウム合金部材の
製造方法。
（２）成形型内にアルミニウム合金粉末を供給すると共
に圧縮、加熱及び真空脱気処理して成形し、得られた成
形体を密度８０％以上にホットプレス処理した後、熱間
押出加工することを特徴とするアルミニウム合金部材の
製造方法。