JPH0261015A

JPH0261015A - 高快削性金属

Info

Publication number: JPH0261015A
Application number: JP63214009A
Authority: JP
Inventors: Minoru Yoshinaka; 芳中　實; Eizo Asakura; 朝倉　栄三; Mitsumasa Oku; 奥　光正; Takeshi Hamabe; 浜辺　猛; Motoi Kitano; 基北野; Hideyuki Yoshida; 吉田　英行
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-08-29
Filing date: 1988-08-29
Publication date: 1990-03-01

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、旋盤、穿孔、歯切り、ブローチなどの切削加
工や、研削砥石等を用いた研削加工などの機械加工に適
した高快削性金属に関する。

従来の技術従来よシ機械加工の容易さ高精度化に対する要求から高
快削性の金属材料が求められてきた。

これを実現するためいろいろな金属に各種の元素や成分
を添加することが試みられ一部で実現されている。

添加成分として、Ｃｕ、　Ｐｂ、　　Ｓ、　Ｍｎ、　Ｓ
ｉ、　Ｏ。

Ｐ、Ｎ、Ｓｓ、　Ｔｏ、　　Ｂｉ等の元素や、カルシウ
ムシリケート、マイカ、タルク、アスベスト、鉱物繊維
等の無機フ仁フー（粉体、フレーク、繊維）、あるいは
チタン酸カリウム等の無機ウィスカー等を配合すること
が行われてきたが、いずれも異種物質を添加して高快削
性を得、充分な効果を得るためＫは大量に配合すること
が必要であった。

発明が解決しようとする課題その結果、金属素材が持っているその他の機械特性が大
きく変化し、強度が劣化したり、耐衝撃性やじん性が劣
化することとなった。

本発明は高快削性と機械強度の向上が両立した金属の提
供を目的としている。

課題を解決するための手段本発明は、酸化亜鉛ウィスカーが金属に配合されており
、かつ前記酸化亜鉛ウィスカーの基部の径が０．７〜１
４μｍであり、基部から先端までの長さが３〜２００μ
ｍである高快削性金属である。

この酸化亜鉛ウィスカーは、原料段階では、核部とこの
核部から異なる複数軸（主に４軸）方向に伸びた針状結
晶で、主としてテトラポット状ウィスカー（第１図参照
）であるが、各種処理や金属との配合の段階でテトラポ
ット状から折損して、３軸、２軸、１軸状の針状結晶に
くずれるウィスカーが発生する場合がある。快削性に関
しては、テトラポット状がくずれない状態がよシ好まし
いが、くずれても同様に高快削性を示す。

本発明の酸化亜鉛ウィスカーは、例えば表面に酸化皮膜
を有する金属亜鉛粉末を、酸素を含む雰囲気下で加熱処
理して酸化亜鉛を生成させることにより得られる。得ら
れた酸化亜鉛ウィスカーは、みかけの嵩比重０．０２〜
０．１を有し、７０ｗｔ％以上の高収率で極めて量産的
である。この酸化亜鉛ウィスカーは主として４軸のテト
ラポット状であるが、折損して３軸、２軸、１軸の針状
結晶も混入する場合がある。一方板状晶のものや他の結
晶系の異なるものも混入する場合があるが、このウィス
カーのＸ線回折図をとるとすべて酸化亜鉛のピークを示
し、電子線回折の結果では転移、格子欠陥の少ない単結
晶性を示した。また、不純物の含有量も少なく、原子吸
光分析の結果、酸化亜鉛が９９．９８チであった。

ウィスカーの形状に関しては、小さ過ぎると充分な快削
性が得られなくなり、一方、大き過ぎると分散の面で問
題があり、好ましくない。

次に、金属に対する酸化亜鉛ウィスカーの配合割合は、
金属や目的に依存するため特に限定されないが、少な過
ぎると高快削化の目的が達成されず、一方、必要以上に
多量であると、金属本来の俊れた特長を損い、またコス
ト高となるので好ましくない。従って、一般には０．１
〜５０　ｖｏｌ、チで使用され、わずか０．１〜ｔｓ　
ｖｏｌ、％で充分効果が現われ特に６〜３０　ｖｏｌ、
　％で総合的に優れた効果となる。

マトリックスとする金属素材としては、アルミニウム、
マグネシウム、チタンを主成分とした単体や、これら複
数元素を組み合わせた合金、あるいはさらに他の元素を
導入した合金などの軽金属群（例えば比重６以下の軽金
属群）から選ばれるか、あるいは、アルミニウム、銅、
鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、ベリリウム、カルシウ
ム、ストロンチウム、バリウム、スカンジウム、ランタ
ン、マンガン、銀、金、カドミウム、水銀、ガリウム、
インジウム、タリウム、ケルマニウム、ヒ素、アンチモ
ン、ビスマス、セレン、テルル、ウラン、ネオジウム、
リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、セリウム
を主成分とした単体や、これら複数元素を組み合わせた
合金、あるいはさらに他の元素を導入した合金などの低
融点金属群（例えば融点１４００°Ｃ以下の低融点金属
群）から選ばれることができる。特に、アルミニウム。

マグネシウム、リチウム、ナトリウム、カリウム。

ルビジウム、セシウム、亜鉛、カドミウム、水銀。

ガリウム、インジウム、タリウム、スズ、鉛、アンチモ
ン、ビスマス、セレン、テルルを主成分とした単体や、
これら複数元素を組み合わせた合金、あるいはさらに他
の元素を導入した合金などの極低融点金属群（例えば融
点７００′Ｃ以下の極低融点金属群）から選ばれるとさ
らに好ましい。

最も有効な金属素材としては、アルミニウム系とマグネ
シウム系であり、次に銅系であり、その次にやや高融点
で扱い難いがチタン系がその次に位置する。

但し、上記の金属素材にはいずれも、イツ）　ＩＪウム
、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム。

ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タンゲスｆ　
ン、　鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト。

ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム。

白金、テクネチウム、レニウム、などの高融点金属を少
量添加したり、不純物として含めることができる。また
、炭素、ケイ素、リン、イオウ、や−・ロゲン元素を少
量添加したり、不純物として含めることができる。特に
アルミニウム合金では、７０７５．２０１４．２０２４
．６０６１　。

２Ｃ）１２．７０９１．２６１８その他を用いることが
できる。

目的によっては、酸化亜鉛ウィスカーと同時に、他の金
属や無機のウィスカー、粉体、フレーク。

長繊維や短繊維のフィラーを、適当量配合することも可
能である。

また本発明の高快削性金属は、粉末冶金法、高圧鋳造法
（溶湯鍛造法）、溶浸法等により作られる。

作用本発明の酸化亜鉛ウィスカーは、純粋な単結晶であり、
結晶学的にはＣ軸方向に伸びた針状結晶で構成されてお
り、Ｃ軸方向に直角にへき開面を持つため、へき開し易
く、金属に少量配合するだけで高快削性を付与すること
となる。

また、テトラポット形状品を原料にすることにより（万
一、テトラポット形状が壊れた場合でも）マトリックス
中への均一分散に寄与し、快削性並びに機械強度の向上
に有効に働く。

実施例以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

実施例１主として基部の径が２〜８μｍφ、基部から先端までの
長さが１０〜８０μｍに分布するテトラポット状酸化亜
鉛ウィスカーに適当な前処理を施し、アルミ合金（２０
１４）を用いて粉末冶金法で押し出しく７００’Ｃ）、
ウィスカー含有アルミ合金を得た。形状は６鵡φの丸棒
であった。このアルミ合金の破面を反射型電子顕微鏡で
観察したところ、大部分のテトラポット状ウィスカーは
分解して針状のウィスカーに変化しており、アスペクト
比は２〜５０が中心であった。

上記の丸棒を用いて、快削性と引張強度を測定した結果
を第１表に示す。

なお快削性ば、一定圧力のソー（ＳＡＷ）による丸棒の
切断時間と切断面に発生するパリの熾大長それと切断面
の表面粗さ（Ｒａ）により総合的に評価した。

比較例１〜１０比較の為に実施例１と同じアルミ合金（２０１４）を用
い、実施例１と全く同様の手順でフィラーを含まないブ
ランク、捷たフィラーとして酸化亜鉛ウィスカーの代り
にガラスファイバー、タルク、マイカ、アルミナ粉、炭
化ケイ素ウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー、亜
鉛華１号（フランス法、無定形、粒径：平均０．５２μ
ｍ）、極大酸化亜鉛ウィスカー（長さ２００〜３ｏｏμ
ｍ、基部の径１４〜２０μｍ）、極小酸化亜鉛ウィスカ
ー（長さ０．６〜３μｍ、基部の径：ｏ、ｏｔｓ〜０．
７μｍ）を含有したアルミ合金の試験片を作成して同様
の評価をし、その結果を第１表に示した。

第表注１）　いずれも１５Ｖｏｌ・チ含有注２）　試料数１０点平均値発明の効果本発明により、従来、理想でありながら不可能であった
金属材料の高快削性と機械強度の向上が同時に図られる
こととなり、高強度で加工性の優れた金属材料を提供す
るきわめて有用かつ産業性大なる発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は酸化亜鉛ウィスカーの結晶の構造を示す電子顕
微鏡写真である。代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名（ｇ
μｍ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）酸化亜鉛ウィスカーが金属に配合されており、か
つ前記酸化亜鉛ウィスカーの基部の径が０．７〜１４μ
ｍであり、基部から先端までの長さが３〜２００μｍで
ある高快削性金属。
（２）酸化亜鉛ウィスカーが、核部とこの核部から異な
る複数軸方向に伸びた針状結晶部からなる酸化亜鉛ウィ
スカーを含んだ特許請求の範囲第１項記載の高快削性金
属。
（３）複数軸方向の軸数が４である特許請求の範囲第２
項記載の高快削性金属。
（４）金属がアルミニウム系またはマグネシウム系であ
る特許請求の範囲第１項記載の高快削性金属。
（５）金属が銅系である特許請求の範囲第１項記載の高
快削性金属。
（６）金属がチタン系である特許請求の範囲第１項記載
の高快削性金属。