JPH0270037A

JPH0270037A - 耐摩耗性アルミニウム合金材

Info

Publication number: JPH0270037A
Application number: JP21978388A
Authority: JP
Inventors: Minoru Hayashi; 稔林; Hidemiki Matsumoto; 松本　英幹; Yoshisuke Asada; 浅田　喜介; Shigenori Asami; 浅見　重則
Original assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Current assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority date: 1988-09-02
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1990-03-08

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）本発明は耐摩耗性に優れるアルミニウム合金材に関する
ものである。

（従来の技術）内燃機関のシリンターフロック、シリンターライナー、
ビス１ヘン、ロッカーアーム等の材料及びコンプレッサ
ーのベーン、ＶＴＲシリンター等においては摺動部にお
ける耐摩耗性、耐熱慴、低熱Ｉ１１張率などの特性か要
求されている。従来これら摺動部材としては、Ｆｅ合金
もしくはアルミニウムタイカス１〜等か用いられている
か、Ｆｅ合金は重置、か犬きくその軽易、化か望まれて
おり、　一方アルミニウムタイカス１〜は、その強度の
向１−か望まれている。耐摩耗性アルミニウム合金とし
てはＡ文−３ｉ系合金かその代表である。

（発ＩＪＪか解決しようとする課題）しかしなから、この種Ａｎ−３ｉ系合金材を従来の溶解
、鋳造法を用いて製造すると、Ｓ１添加辰か多いほと耐
摩耗性は向上するか、Ｓ１添加Ｂ４の増大とともにＳｉ
粒子の粗大化等により強度、伸ひ、靭性等の特性か著し
く低下し、また加工性も低下するという問題か生しる。

したかって、本発明の目的は強度及び切削加工性に優れ
る耐摩耗性アルミニウム合金材を提供することにある。

（課題を解決するだめの手段）本発明者らは」−記課題を解決すへく鋭、α、研究な続
番づた結果、所定の元素を所定早含崩したＡ１Ｓｉ系合
金材において最大Ｓ１粒子径を一定植以下にすることに
より］１的か達成されることを見出した。本発明はこの
知見に基づいてなされたちのである。

すなわち、本発明は（＋）Ｓｉ５〜３５重都％（以ド単に％と記ず）、Ｃｕ
　［］、５〜ｌＯ％、Ｍｇ０．２〜５％を含み、ＷＯ６
１〜５％、Ｃｏ０．］〜８％、Ｃｅ０．］〜５％のうち
１種又は２挿具１−を合計量て１０％を越えない邦含ん
でなるＡｎ−３ｉ系合全てあって、最大Ｓｉ粒子径か２
０μｍ以下であることを特徴とする耐摩耗性アルミニウ
ム合金材（以下、第１発明という）、（２）Ｓｉ５〜３５％、Ｃｕ　（１，５〜１０％、Ｍｇ
［１，２〜５％を含み、Ｗ　０．］〜５％、Ｃｏ０．］
〜８％、Ｃｅ０．］〜５％のうち１種又は２補具−１−
及びＮｉ［１，３〜８％、Ｃｒ　０．１〜５％、Ｚｎ０
．］〜８％、Ｚｒ０．１〜５％、Ｖ［］、１１〜５％Ｔ
　ｉ　　［］、Ｉ〜５％、Ｍｏ［］、１〜５％のうち１
種又は２挿具１−を合計量て１０％を越えない量含んで
なるＡＭ−３ｉ系合金てあって、最大８１粒子径が２０
ｇｍ以下であることを特徴とする耐摩耗性アルミニウム
合金材（以下、第２発明という）、（３）　Ｓ　ｉ　　５〜３５％、Ｃｕ　０．！＋−１０
％、Ｍｇ０．２〜５％、Ｍｎ　　０．２〜５％を含み、
Ｃｏ（１，１〜８％、Ｃｅ０．１〜５％のうち１種又は
２種を合計量て１０％を越えない量含んでなるＡ文−３
ｉ系合金てあって、最大８１粒子径か２０μｍ以下であ
ることを特徴とする耐摩耗性アルミニウム合金材（以下
、ｆＪＳ３発明という）及び（４）Ｓｉ５〜３５％、Ｃｕ　０．５〜１０％、Ｍｇ０
．２・〜５％、Ｍｎ、０．２〜５％を含み、Ｃｏ０．］
〜８％、Ｃｅ［］、１〜５％のうち１種又は２種及びＮ
ｉ０．３〜８％、Ｃｒ０．１〜５％、Ｚｎ０．１〜８％
、Ｚ　ｒ　　［１，］〜５％、Ｖ０．１〜５％、Ｔｉ０
．］〜５％、Ｍｏ［１，］〜５％のうち１種又は２種以
上を合旧融て１０％を越えない昂含んでなるＡｎ−３ｉ
系合企てあって、最大Ｓ１粒子径か２０ｇｍ以下”であ
ることを特徴とする耐摩耗性アルミニウム合金材（以ド
、第４発明という）を提供するものである。

本発明の耐摩耗性アルミニウム合金材に含イ］される元
素の作用及びその含有量ならびに最大Ｓｉ粒子径を限定
した理由は次の通りである。

第１、第２、第３及び第４発明において、３１含有邦は
５〜３５％とし、Ｃｕ含有量は０．５〜１０％とし、Ｍ
ｇ含イ］が、ば０．２〜５％とする。

Ｓｌは急冷凝固法により硬質粒子として組織中に均一に
分散し、耐摩耗性を向１−させる。Ｓ１含有にか５％未
満てはＳｉ粒子量か少なく耐摩耗性の効果か十分てない
。Ｓｉ含有量か３５％を越えると初晶Ｓｉか粗大化して
靭性及び切削加工性の劣化を招く。ＣｕはＡｎ中に固溶
するとともにＭｇと共存することて時効析出し、常温及
び高温強度を高め、さらに耐摩耗性の向上に寄与する。

Ｃｕ含有量が０．５％未満てはその効果か不十分である
。Ｃｕ含有量が１０％を越えるとその効果か飽和すると
ともに耐食性か低下する。ＭｇはＡｎ中に固溶するとと
もにＣｕと共存することて時効析出し、常温及び高温強
度を高め、さらに耐摩耗性の向上に寄与する。Ｍｇ含有
量か０．２％未満てはその効果か不十分である。Ｍｇ含
有量か５％を越えると材料の延性か低下し加工性を劣化
させる。

第１及び第２発明においてはＷ、Ｃ０．Ｃｅを１種又は
２種以上を、第３及び第４発明においてはＣ０．Ｃｅを
１種又は２種を、Ｗ０．１〜５％、Ｃｏ０．１〜８％、
Ｃｅ０．１〜５％の範囲て複合添加する。Ｗ、Ｃ０．Ｃ
ｅは微細な化合物としてマトリックス中に分散してその
強度を高める効果かある。その効果はそれぞれの含有量
がその下限未満ては不十分である。それぞれの含有量か
その上限を越えるとその効果は飽和するとともに化合物
か粗大化しかえって靭性の低下を引き起こす。

第３及び第４発明においてはＭｎを０．２〜５％を含有
する。Ｍｎは／’ｌ中に固溶してマトリックスの強度を
高める。Ｍｎ含有量か０．２％未満てはその効果か不十
分である。Ｍｎ含有量５％を越える効果か飽和する。

第２及び第４発明においては、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｚｒ
、Ｖ、Ｔｉ、ＭｏをＮｉ０．３〜８％、Ｃｒ０．１〜５
％、Ｚｎ０．１〜８％、Ｚｒ０．１〜５％、Ｖ０．１〜
５％、Ｔｉ０．１〜５％、Ｍｏ０．１〜５％の範囲て１
種または２種以上含有する。

Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｏはマトリック
スの強度を高める作用があり、さらにその耐摩耗性を向
上させる働きがある。これら元素のそれぞれの含有量か
その下限未満てはその効果か不十分である。また含有量
かそれぞれの上限を越えると効果は飽和する。

また本発明において、Ｓ　ｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎを除く
他の元素の含有量は合計量で１０％を越えない量とする
。合計含有量か１０％を越えるとその効果は飽和すると
ともに軽量化が損なわれる。

本発明の耐摩耗性アルミニウム合金材中に上記の元素の
ほかにＢｅ、Ｂ、Ｎａ、Ｃａ等の不可避不純物か０．５
〜５００ｐμｍ含まれていてもその特性になんら影響を
与えない。

本発明の耐摩耗性アルミニウム合金材中の最大Ｓｉ粒子
径は２０ｇｍ以下とする。Ｓｉ粒子径か２０ｇｍを越え
ると切削加工性か著しく低下し、切削時のバイトの損耗
か大きくなる。アルミニウム合金中の最大Ｓｉ粒子径を
２０ＪＬｍ以下とするには、例えば、合金溶湯から急冷
凝固粉末化することにより得られる。急冷凝固粉末は、
フレーク状、リボン状、粉末状、いずれでもよく、また
その製造方法は、回転円盤法、急冷ロール法、ガスアト
マイズ法、いずれの方法てもよいが、Ｓｉ粒子やマトリ
ックスを強化する化合物を均一に分散させるためには１
０２°Ｃ／ＳｅＣ以上の冷却速度が得られる方法か好ま
しい。

（実施例）次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。

実施例第１表に試料Ｎ０．１〜Ｎ０．１５として示す化学組成
を有するアルミニウム合金について合金溶湯からＡｒガ
スアトマイズ法により冷却速度１０２〜１０４°Ｃ／ｓ
ｅｃにおいて粉末を製造した。この合金粉末を用い冷間
圧１ｉ！成形により直径１００ｍｍ、長さ２００ｍｍて
密度比８０％の冷開成形体とした。これを脱ガスコンテ
ナのアルミニウム缶に封缶した後、４００°Ｃで加熱真
空脱ガスを行い、４００°Ｃにおいて真密度まで熱間プ
レス成形をした後に、脱ガスコンテナを外削・除去し、
直径８０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのビレットとした。

さらに４００°Ｃて熱間押出を行い直径３０　ｍ　ｍの
押出棒試料を作製した。

別に比較例として第１表に試料Ｎ０．１６〜１８として
示す化学組成を有するアルミニウム合金については上記
方法と同様に押出棒を作製し、Ｎ０８１９．２０とし′
Ｃ示ずアルミニウム合金については冷却速度２０°Ｃ／
ｓｅｃの金型鋳造を行い切削加工し直径８０　ｍ　ｍ、
長さ１５０ｍｍのヒレッ１へを作製した後、これを４０
０　’Ｃて熱間押出を行い、直径３０ｍｍの押出棒試料
とした。

得られたアルミニウム合金押出棒試料について、最大Ｓ
】粒子径を光学顕微鏡を用い゛Ｃ測足した。また、溶体
化→急冷→時効処理を行い、最大強度の得られる調質Ｔ
６条件て、室温て引張り試験を行って室温強度、耐力、
伸びを測定し、大越式摩耗試験機による摩耗試験を行っ
て比痒耗−一を測定した。また旋盤を用い切削試験を行
い切削加工性を評価した。これらの結果を第２表に示す
。

■ 第２表の結果から明らかなように本発明合金材（試料Ｎ
０．１〜１５）はいずれも室温強度に優れ、比摩耗量も
少なく耐摩耗性に優れ、切削加工性も良好である。これ
に対し比較例（試料Ｎｏ。

１６〜２０）は強度及び耐摩耗性に劣り、さらに切削加
工性に劣るものも見られた。

（発明の効果）本発明によれば切削加工性とともに強度、耐摩耗性に優
れたアルミニウム合金材が得られる。このように本発明
の耐摩耗性アルミニウム合金材は内燃機関などの摺動部
材として軽量化に顕著な効果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｓｉ５〜３５％、Ｃｕ０．５〜１０％、Ｍｇ０．
２〜５％を含み、Ｗ０．１〜５％、Ｃｏ０．１〜８％、
Ｃｅ０．１〜５％のうち１種又は２種以上を合計量で１
０％（以上重量％）を越えない量含んでなるＡｌ−Ｓｉ
系合金であって、最大Ｓｉ粒子径が２０μｍ以下である
ことを特徴とする耐摩耗性アルミニウム合金材。
（２）Ｓｉ５〜３５％、Ｃｕ０．５〜１０％、Ｍｇ０．
２〜５％を含み、Ｗ０．１〜５％、Ｃｏ０．１〜８％、
Ｃｅ０．１〜５％のうち１種又は２種以上及びＮｉ０．
３〜８％、Ｃｒ０．１〜５％、Ｚｎ０．１〜８％、Ｚｒ
０．１〜５％、Ｖ０．１〜５％、Ｔｉ０．１〜５％、Ｍ
ｏ０．１〜５％のうち１種又は２種以上を合計量で１０
％（以上重量％）を越えない量含んでなるＡｌ−Ｓｉ系
合金であって、最大Ｓｉ粒子径か２０μｍ以下であるこ
とを特徴とする耐摩耗性アルミニウム合金材。
（３）Ｓｉ５〜３５％、Ｃｕ０．５〜１０％、Ｍｇ０．
２〜５％、Ｍｎ０．２〜５％を含み、Ｃｏ０．１〜８％
、Ｃｅ０．１〜５％のうち１種又は２種を合計量で１０
％（以上重量％）を越えない量含んでなるＡｌ−Ｓｉ系
合金であって、最大Ｓｉ粒子径が２０μｍ以下てあるこ
とを特徴とする耐摩耗性アルミニウム合金材。
（４）Ｓｉ５〜３５％、Ｃｕ０．５〜１０％、Ｍｇ０．
２〜５％、Ｍｎ０．２〜５％を含み、Ｃｏ０．１〜８％
、Ｃｅ０．１〜５％のうち１種又は２種及びＮｉ０．３
〜８％、Ｃｒ０．１〜５％、Ｚｎ０．１〜８％、Ｚｒ０
．１〜５％、Ｖ０．１〜５％、Ｔｉ０．１〜５％、Ｍｏ
０．１〜５％のうち１種又は２種以上を合計量で１０％
（以上重量％）を越えない量含んでなるＡｆｌ−Ｓｉ系
合金であって、最大Ｓｉ粒子径か２０μｍ以下であるこ
とを特徴とする耐摩耗性アルミニウム合金材。