JPH0323011A - Ａ１―Ｓｉ系合金中空押出材の製造方法 - 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Ａｔ−Ｓｌ系合金中空押出材の製造方法に関し
、さらに詳しくは、自動車部品、各種精密機器部品に使
用されるＡｔ−Ｓｔ系合金中空押出材を製造する際に、
中実ビレットを中空ダイスにより押出し、押出終了時に
中空ダイス内部に不可避的に残存する押しカスを除去す
ることが容易であるＡｌ−ＳＩ系合金中空押出材の製造
方法に関するものである。

［従来技術］ 耐摩耗性に優れ、また、熱膨張係数が小さいという性質
を有するＡｔ−Ｓｉ系合金は、自動車エンジン部品およ
び各種の精密機器部品等に広い用途において利用されて
いる。

特に、最近になって、粉末冶金法を応用した急冷凝固技
術が発達して、Ｓｔ含有量が１５ｗｔ％を越える大量の
Ｓｉを含む押出加工が可能なアルミニウム合金が数多く
開発されている。

そして、急冷凝固アルミニウム合金はいままでは、中実
の押出材に限られていたが、最近になって、特に内燃機
関用シリンダー等のパイプ形状お上び複雑な異形断面を
有する中空押出材としての用途に、その使用範囲が広く
なってきている。

この中空押出材の製造方法としては、第４図および第５
図に示すような方法が従来から行なわれてきており、即
ち、第４図においては中実ビレット７を押盤６により押
圧することにより、中空ダイス５により中空材ＩＩを製
造する方法が図示されており、また、第５図には中空ビ
レット７′の中空部にマンドレル９を挿入して、押盤６
により押圧することによりダイス１０で中空材１ｌを製
造する方法が図示されている。

しかして、第４図に示す方法においては、適用可能な合
金の種類はある程度限定されるけれども、通常の単動プ
レスによる中空押出が可能であり、複雑な断面形状に対
応することが容易であり、かつ、ビレットの孔明け加工
を行なう必要がないという利点があり、また、第５図に
示す方法は、殆ど全部の展伸可能なアルミニウム合金に
適用が可能であるが、複雑な複動プレス設備を必要とす
る外に、断面形状が比較的に簡単な形状に限られ、さら
に、ビレットの孔明け加工を行なう必要があるという欠
点がある。

また、中実ビレットを中空ダイスを使用して中空材に押
出す場合に、第４図により説明すると押出終了時に、中
空ダイス５の内部５′に、所鋼、押しカスが不可避的に
充填されて残存するようになる。そのため、この押しカ
スを中空ダイス５の内部５′から何等かの手段により除
去して中空ダイス５を再使用しなければならないのであ
る。

いままでは、中空ダイス５の内部５′から押しカスを除
去するために、従来のアルミニウム合金ではアルカリ処
理によって溶解していた。一般的に中空ダイス５は鋼製
であるからアルカリには溶解することがなく、アルミニ
ウム合金のみが容易に溶解するので、内部５′に押しカ
スがある中空ダイス５を苛性ソーダ浴等に浸漬すること
により押しカスを溶解除去していたのである。

し発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記に説明したように、従来における中空ダイ
スを使用して中実ビレットを押出し、中空押出材を製造
する際の利点を有効に利用し、かつ、従来においては中
空ダイスの内部に残留する押しカスをアルカリにより除
去していたが、発明者が鋭意研究を行なった結果、高Ｓ
ｉ含有の急冷凝固アルミニウム合金の場合には、マトリ
ックスのアルミニウム部分はアルカリに溶解するが、ア
ルミニウム合金内部に分散している初晶Ｓｔ等のＳｉ粒
子はアルカリには殆ど溶解しないので、従来のアルカリ
浴に浸漬することによる中空ダイス内の押しカスを除去
することは困難であることを見出し、そのため、アルミ
ニウム合金内部のＳ＋を溶解するのに、硝酸と弗酸の混
合溶液を使用するとダイスの鋼が容易に溶解し、ダイス
の再生使用が困難であることが判明し、さらに、中空ダ
イスにより押出し中空押出材を製造する場合に、中空ダ
イスの入り側において、一端分岐したメタルフローが中
空ダイス出側において、圧接されることにより中空押出
材を形成するのであるが、高Ｓｔ系急冷凝固アルミニウ
ム合金の場合には、特に、Ｃｕ含有凱が一定量を越える
と圧接が困難であることを見出し、高ＳｉのＡｌ−Ｓｉ
系合金中空押出材の製造方法を開発したのである。

［問題点を解決するための千段コ 本発明に係る高Ｓｌ系合金中空押出材の製造方法の特徴
とするところは、 Ｓ【１５〜４５ｗｔ％を含有し、かつ、Ｃｕ含有量がｌ
ｗｔ％以下であり、残部Ａｌからなると共に初晶の８１
サイズが２０μ醜以下のアルミニウム合金ビレブトを形
成し、この中実円柱ビレットと押盤との間に、Ｓｔ含有
量が１５ｗｔ％未満であるアルミニウム合金のダミー板
を配置し、中空ダイスを使用して押出すことをにある。

本発明に係る高Ｓｉ系合金中空押出材の製造方法につい
て、以下詳細に説明する。

即ち、本発明に係る高Ｓｔ系合金中空押出材の製造方法
は、Ｓｔ含有量が１５〜４５ｗｔ％の高Ｓｉ含有アルミ
ニウム合金の中実円柱ビルットを中空ダイスを使用して
、中空押出材を製造する際に、１）中実円柱ビレットと
押盤との間、即ち、中実円柱ビレットのダイスと反対側
に、Ｓｉ含有量がｌ５ｗｔ％未満のアルミニウム合金か
らなるダミー板を配置し、押出しを行なうこと、 ２）押出し終了時に該ダミー板が実質的に、中空ダイス
の内部を充満するように押出しを行なうこと、３）中実
円柱ビレットのＣｕ含有量は１ｗｔ％を越えないこと、 等に特色がある。

本発明に係る高Ｓｉ系合金中空押出材の製造方法におい
て使用する高Ｓｉアルミニウム合金は、中空ダイスによ
る中空押出しを終了した際の、アルカリ浸漬による押し
カス除去が困難であり、これはＳ＋含有量が１５ｗｔ％
以上の時に顕著となり、また、ＳＩ含有量が４５ｗｔ％
を越えるとどのような急冷凝固法等を使用して、Ｓｉ粒
子微細分散方法によっても材質が極端に脆くなり、割れ
等の発生を招来し、押出加工を行なうことができなくな
る。

よって、中実円柱ビレットのアルミニウム合金のＳｉ含
有量は１５〜４５ｗｔ％とする。

また、本発明に係る高Ｓｉ系合金中空押出材の製造方法
において、押出加工実施時に分岐したメタルフローのダ
イス孔において圧接を妨げる要因はＣｕ含有量であり、
特に、Ｃｕ含有量がｌｗｔ％を越えて含有されると中空
押出材の形成が極めて困難である。よって、中実円柱ビ
レットのＣｕ含有量は１ｗｔ％以下とする。

このような、ビレットの製法は，Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末
を圧粉化してもよいし、スプレーフォーミング等の方法
で中実円柱ビレットを作成してもよい。このように作成
されたビレットは、製造時の冷却速度が速い点で初鋳晶
Ｓｉの粗大粒が生成せず有利である。即ち、鋳物等で製
造する場合は、鋳造過程において冷却速度が遅いために
粗大な初晶Ｓｔが生成分散し易く、これがハードスポッ
トとなって加工性を阻害して、高精度の表面加工が不可
能となり、製品特性に悪影響を与えたりする。

そして、この限界は、初晶Ｓｔの大きさが２０μ曽程度
であり、従って、本発明に係るＡｌ−Ｓｔ系合金中空押
出材の製造方法においては、ビレットの初晶Ｓｉの大き
さを２０μ一以下とするビレット製造法（急冷法）が推
奨される。

さらに、本発明に係る高Ｓｉ系合金中空押出材の製造方
法において使用するダミー板としての、アルミニウム合
金のＳｔ含有量を１５ｗｔ％未満とするのがよく、これ
はＳｉ含有量がｔｓｗｔ％未満の各種アルミニウム合金
は比較的に容易にアルカリに溶解するから、このような
アルミニウム合金のダミー板を１５〜４５ｗｔ％のＳｔ
を含有するアルミニウム合金よりなる中実円柱ビレット
と押盤との間、即ち、中実円柱ビレットのダイスと反対
側に配置することにより、押出加工終了時において中空
ダイス内部に実質的にダミー仮が充満するように押出加
工を行なえば、中空ダイスの内部に充満している１５ｗ
ｔ％未満の低Ｓｉアルミニウム合金のダミー板はアルカ
リ浸漬により容易に除去することができ、ダイスの再生
使用することが可能である。

そして、アルカリ浸漬時の中空ダイス内部のダミー板の
溶解を妨げる要因はＳｔ含有量であり、それ以外の合金
元素は特に規制する必要はなく、要はダミー板として使
用されるアルミニウム合金のＳｉ含有量が１５ｗｔ％未
満であればよく、例えば、純アルミニウム等も使用可能
である。

本発明に係る高Ｓｉ系合金中空押出材の製造方法を第１
図、第２図および第３図により説明する。

第璽図（ａ）において、中空ダイス５の前面に高Ｓｔ系
アルミニウム合金の中実円柱ビレット２を配置し、この
中実円柱ビレット２と押盤６との間、即ち、中実円柱ビ
レット２の中空ダイス５の反対側に低Ｓｔ含有アルミニ
ウム合金のダミー板１を配置し、この状態において、第
２図に示すように適宜の手段、例えば、油圧等により押
盤６を押すことにより、中空ダイスＳｉこより中空押出
材４を押出すのである。なお、第１図（ｂ）は中空ダイ
ス５の圧接部８である。

この場合、中空ダイス５の内部５′にダミー板６の押し
カス３０）が残留するのであるが、中空押出材４の製品
を中空ダイス５から切り離してから、ダミー板ｌの押し
カス３（１）が残留しているダイス５を第３図に示すよ
うに、アルカリ溶液、例えば、苛性ソーダ溶液Ｓが収容
されている容器Ｗ内に、中空ダイス５を浸漬することに
より低Ｓｌ系アルミニウム合金ダミー板１の押しカス３
（１）は溶解してしまい、中空ダイス５は充分に再生使
用が可能となるのである。

［実　施　例］ 本発明に係るＡｌ−Ｓｉ系合金中空押出材の製造方法の
実施例について説明する。

実施例 高Ｓｒ含有合金の中実円柱ビレットはＡｌ−３０％／　
Ｓ　ｉの実質的に二元合金であり、この合金をアトマイ
ズ法により１４９μｍ以下の粉末にし、これをＣＩＰ法
により！５５φＸ２５０１の忠実円柱ビレットに圧縮成
形したものを使用した。

なお、圧粉化した中実ビレットの緻密度は８５％であっ
た。

また、低Ｓｔ系アルミニウム合金のダミー板は、＋５５
φ×５０１の工業用純アルモニウム製であった。

先ず、第１図（ａ）に示すように各々４８０”Ｃの温度
に加熱した中実円柱ビレットおよびダミー板を押出機に
配置し、次いで、押出機を作動させて中空押出材を作製
した。この押出終了時の中空ダイスと押しカスの状態は
第２図に示す通りである。

中空押出材を中空ダイスから切り離してから、第３図に
示すように容器Ｗに収容されている８０〜９０℃の温度
に加熱された２０％苛性ソーダ溶液Ｓ中に押しカス３（
Ｉ）が内１１１Ｋ５’に残存してぃる中空ダイス５を浸
漬ずることにより、中空ダイス５の内部５′から容易に
押しカス３（ｌ）が除去されて、中空ダイス５を再生使
用することができた。

また、上記に説明したと同様の方法により、第１表に示
す各種の合金について中空押出材を押出し加工を行ない
、メタルフローの圧接状態を蜆察して、Ｃｕ含有量がＩ
．ｗｔ％を越えて含有されていると、接合が困難になる
ことが確認された。

第　　【　　表 圧接部の接合状態 ○：全面接合 △：一郎接合するも不完全 ×：接合せず ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係るＡｌ−Ｓｔ系合金中
空押出材の製造方法は上記の構成であるから、高６１含
有のアルミニウム合金の中空押出材を製造することが可
能となり、内燃機関用シリンダー等のパイプや各種異形
断面を有する中空材の成形が容易となり、さらに、耐摩
耗性および低膨張性を特色とする高Ｓｉ含有アルミニウ
ム合金の中空材の用途がさらに拡大するという優れた効
果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図（ａ）は本発明に係るＡｌ−Ｍｇ系合金中空押出
材の製造方法における押出Ｉ￥ｒＪ（セット時）の状態
を示す断面図、第１図（ｂ）は中空ダイスの圧接郎を示
す断面図、第２図は同じく本発明に係るＡｌ−Ｍｇ系合
金中空押出材の製造方法における押出終了時の状態を示
す断面図、第３図は中空ダイス内部の押しカスの除去方
法を示す概略図、第４図は従来の中実ビレットの押出法
を示す断面図、第５図は従来のマンドレルを使用した中
空材小押出法を示す断面図である。 １・・・低Ｓ＋含有アルミニウム合金ダミー板、２・・
・高Ｓｉ含有円柱中実ビレット、３・・・押しカス、４
・・・中空押出材、５・・・中空ダイス、６・・・押盤
、７・・・ビレット、８・・・圧接郎、９・・・マンド
レル、１ｏ・・・ダイス、１１・・・中空材、Ｗ・・・
容器、Ｓ・・・アルカリ溶液。 矛１ 夛２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｉ１５〜４５ｗｔ％を含有し、かつ、Ｃｕ含有量が１
   ｗｔ％以下であり、残部Ａｌからなると共に初晶のＳｉ
   サイズが２０μｍ以下のアルミニウム合金ビレットを形
   成し、この中実円柱ビレットと押盤との間に、Ｓｉ含有
   量が１５ｗｔ％未満であるアルミニウム合金のダミー板
   を配置し、中空ダイスを使用して押出すことを特徴とす
   るＡｌ−Ｓｉ系合金中空押出材の製造方法。