JPH0382722A - 高シリコン含有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］ この発明は、シリコンを２５ｆｆｌｆｆｉ％以上含有す
るアルミニウム合金を製造する方法に関するものである
。

［従来の技術］ シリコンを含有したアルミニウム合金を製造する方法と
しては、溶融したアルミニウム合金中にシリコンを添加
して溶解させる溶解鋳造法や、シリコン粒子とアルミニ
ウム粒子とを混合しこれを粉末冶金法によって押出して
成形する混合粉末押出法などがある。

しかしながら、溶解鋳造法では、粗大な初晶シリコンが
析出し、これが偏析するため、強度が低く、削り加工性
が劣るという問題点があった。また、混合粉末押出法で
は、アルミニウム金属粉末とシリコン金属粉末の界面が
十分に接合されず、強度および靭性の面において劣ると
いう問題点があり、さらに界面の接合が不十分なため応
力伝達がなされず、熱膨張係数が小さくならないという
問題点もあった。

このような問題を解消することのできる方法として、予
めシリコンを溶解させたアルミニウム合金の粉末をアト
マイズ法等で作製し、これを粉末冶金法によって押出し
て成形する合金粉末押出法がある。この方法によれば、
強度、靭性および加工性に優れ、かつ低熱膨張係数のも
のが得られる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような合金粉末押出法では、シリコ
ンを２５重量％以上含有させた高シリコン含有アルミニ
ウム合金を製造しようとする場合、シリコン含有量が増
加するにつれて溶融温度が高くなるため、アルミニウム
合金を溶融するのに高い温度に加熱する必要が生じる。

このため、アトマイズ法により合金粉を作製する際、噴
霧中にノズルが目詰まりする等の問題を発生し、操作制
御性や経済性の面において問題を有していた。

この発明の目的は、かかる従来の問題点を解消し、物理
強度や靭性の面において優れ、かつ工程上簡易で経済的
な高シリコン含有アルミニウム合金の製造方法を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ この発明の製造方法は、シリコンを２５重量％以上含有
するアルミニウム合金を製造する方法であり、凝固組織
が粗大な初晶シリコンを生成させないシリコン量を含有
した溶融合金をノズルから噴射する工程と、溶融合金中
のシリコン量を差し引いた残りの量に相当するシリコン
粒子を気流によって噴射して、噴射された溶融合金とと
もに堆積させる工程とを備えている。

この発明において、気流により噴射させるシリコン粒子
の平均粒径は、合金の加工性の面を考慮すれば、１０μ
ｍ以下が好ましい。

この発明において、ノズルから噴射する溶融合金のシリ
コン含有量は、凝固組織が粗大な初晶シリコンを生成さ
せないシリコン量である。このようなシリコン量は、噴
射した溶融合金を冷却する冷却速度等に依存している。

従来の溶解鋳造法の場合、シリコン含有量が１２重量％
以上になると粗大な初晶シリコンを晶析する傾向にある
。また、この発明の製造方法において採用する噴射成形
法では、上述のように冷却速度等１豪より異なるが、１
７重量％を越えると粗大な初晶シリコンが晶析する傾向
にある。

［作用ユ この発明によれば、ノズルから噴射される溶融合金中に
含まれるシリコンの含有量は、凝固組織が粗大な初晶シ
リコンを生成させないシリコン量であるため、合金中に
は粗大な初晶シリコンの晶出がなく、優れた強度靭性を
得ることができる。

また、従来の合金粉末押出法のように合金中にすべての
シリコンが合金成分として含有されるものではないので
合金の溶融温度が高くなく、ノズルにおける目詰まり等
の問題も生じない。また、噴射成形法によるものである
ため、急速に冷却されるので、酸素との反応も少なくこ
の点からも強度靭性に優れたものが得られる。

溶融合金中のシリコン量を差し引いた残りの量のシリコ
ンは、固体のシリコン粒子として気流によって噴射され
、溶融合金とともに堆積することによって含有される。

このような固体のシリコン粒子の噴射堆積により、シリ
コンを高濃度に含有したアルミニウム合金を製造するこ
とができる。

また、噴射するシリコン粒子の粒径を制御することによ
り、アルミニウム合金中でのシリコン粒子の粒径制御を
容易に行なうことができる。

従来の噴射成形法で固体粒子として噴射され混合される
ものは、Ｓ　ｉ　Ｃ？ＡＬ　Ｏａなどの合金には溶融し
ないセラミクス粒子である。この発明では、アルミニウ
ム中に溶融し得るシリコンを、あえて固体粒子として噴
射して混合させ、アルミニウム合金の溶融温度を高める
ことなく、シリコンの含有量の高いアルミニウム合金を
製造している。

［発明の効果］ この発明の製造方法によれば、アルミニウム合金の溶融
温度を低く保ちながら、噴射ノズルにおける目詰まり等
を防止し、シリコン含有量の高いアルミニウム合金を簡
易に製造することができる。

得られるアルミニウム合金中においてシリコン粒子とマ
トリクスのアルミニウム合金の界面の接合は、従来の混
合粉末押出法に比べ優れているため、熱膨張係数の小さ
なアルミニウム合金とすることができる。また、凝固組
織中には粗大な初晶シリコンが晶析しないため、強度お
よび靭性ならびに加工性において優れた合金とすること
ができる。

このため、この発明の製造方法に従い製造されたアルミ
ニウム合金は、たとえばマイクロ波エレクトロニクス用
ヒートシンクや、パッケージ部品、あるいは耐摩耗性部
品等に用いることができる。

［実施例］ シリコン含有量として３５重量％、４５重量％、および
５５重量％のアルミニウム合金をそれぞれ作製した。ま
ず、ノズルから噴射される溶融合金として、１５重量％
シリコンを含有したアルミニウム合金を作製し、これを
溶融してノズルから噴射した。この溶融合金とともに堆
積させる固体のシリコン粒子として、平均粒径３μｍの
シリコン粒子を準備し、これを、溶融合金中のシリコン
量を差し引いた残りの量、すなわち、２０ｆｆｉｊ１％
、３０重量％、および４０重量％となるように、気流に
よって噴射して、溶融合金とともに堆積させた。

得られたアルミニウム合金について熱膨張係数を測定し
、表１に示した。

なお、比較として、従来の製造方法である合金粉末押出
法および混合粉末押出法により、同様に、Ａ１３５重量
％Ｓｉ合金、Ａ込−４５重量％Ｓｉ合金、およびＡｌ１
−５５重量％Ｓｉ合金をそれぞれ作製し、各合金につい
て熱膨張係数を測定し、表１に併せて示した。

表１から明らかなように、この発明の製造方法に従い得
られた各アルミニウム合金は、従来の合金粉末押出法と
同程度の熱膨張係数を示している。

また、この発明の製造方法に従い得られたアルミニウム
合金は、強度靭性ならびに加工性の面においても従来の
合金粉末押出法と同等のものであることが確められた。

また、この発明の製造方法に従い得られたアルミニウム
合金は、従来の混合粉末押出法により得られたアルミニ
ウム合金よりも低い熱膨張係数を示しており、この発明
の製造方法により得られたアルミニウム合金は、マトリ
クスとシリコン粒子との界面の接着が十分になされてい
ることが確認された。合金粉末押出法においてシリコン
を含有した合金の溶解温度は、Ａ１３５重量％Ｓｉ合金
では９５０℃、Ａｌ１−４５重量％Ｓｉ合金では１００
０℃であり、Ａ込−５５重量％Ｓｉ合金の溶解温度では
１０５０℃であった。これに対し、この発明の方法に従
う実施例でのＡ１５１５重量％Ｓｉの溶解温度は６５０
℃であり、この発明の製造方法に従えば、より低い溶解
温度の合金として扱うことができ、従来の合金粉末押出
法よりも簡易な製造方法であることが明らかである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリコンを２５重量％以上含有するアルミニウム
   合金を製造する方法であって、 凝固組織が粗大な初晶シリコンを生成させないシリコン
   量を含有した溶融合金をノズルから噴射する工程と、 前記溶融合金中のシリコン量を差し引いた残りの量に相
   当するシリコン粒子を気流によって噴射して、前記噴射
   された溶融合金とともに堆積させる工程とを備える、高
   シリコン含有アルミニウム合金の製造方法。
2. （２）前記シリコン粒子の平均粒径が１０μｍ以下であ
   る、請求項１に記載の高シリコン含有アルミニウム合金
   の製造方法。