JPH04341506A - Ａｌ−Ｓｉ合金材の製造方法 - 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】

【０００１】

【技術分野】本発明は、Ａｌ−Ｓｉ合金材の製造方法に
係り、特に、ケイ素（Ｓｉ）を３０重量％以上の割合で
含有するＡｌ−Ｓｉ合金材料において、Ｓｉ粒の粗大化
を防止する方法に関する。

【０００２】

【背景技術】アルミニウム（Ａｌ）にケイ素（Ｓｉ）を
高い割合で含有せしめたＡｌ−Ｓｉ合金は、耐磨耗性に
優れ、線膨張係数が低く、鋼よりも熱伝導率が良いとい
った優れた特性を有しており、ＩＣ基板やＩＣパッケー
ジ容器等に好適に用いることができる。しかしながら、
Ｓｉ含有量が増えるにつれ、Ａｌ−Ｓｉ合金の熱間加工
性は著しく悪化するため、展伸材を製造することが非常
に困難となる問題を内在している。即ち、そのような合
金を溶解して鋳塊を得ると、Ｓｉが５０μｍ以上もの大
きさに晶出してしまうため、このＳｉ粒が熱間加工時に
破断して、これが起点となって合金が割れてしまうので
ある。

【０００３】このため、Ａｌ−Ｓｉ合金に関して、その
熱間加工性を改良することが種々試みられてきた。例え
ば、上述の如き、鋳塊を先ず得て、これを熱間加工して
、所定形状の合金材を得る溶解鋳造熱間加工法（Ｉ／Ｍ
法）においては、鋳塊を得る際に、Ａｌ−Ｓｉ溶湯に０
．０２重量％程度のリン（Ｐ）を添加することによって
、晶出するＳｉの微細化を図る方法が知られている。 しかしながら、この方法は、Ｓｉ含有量が２０重量％程
度以下の場合にのみ、十分な効果が得られるものであっ
た。

【０００４】これに対して、急冷凝固粉末冶金法（Ｐ／
Ｍ法）は、Ａｌ−Ｓｉ合金溶湯を空気等のガスで噴霧し
て、１０２　〜１０４　℃／Ｓ程度の冷却速度で急冷す
ることによって、晶出するＳｉの微細化を図るものであ
る。 そして、一般に得られた合金粉末を予備圧縮してアルミ
ニウム合金缶に封入し、脱気した後、熱間押出を行なう
ことにより、押出材を製造するのである。しかしながら
、この方法は、Ｓｉ含有量が３０重量％程度以下の場合
には有効であるが、それ以上の割合でＳｉを含有するＡ
ｌ−Ｓｉ合金では効果がなく、熱間加工性は著しく悪い
。

【０００５】

【解決課題】このような状況下において、本発明は為さ
れたものであり、その解決課題とするところは、Ｓｉを
高い割合で含有するＡｌ−Ｓｉ合金材、特に３０重量％
以上の割合でＳｉを含有するＡｌ−Ｓｉ合金材料に関し
て、Ｓｉ粒の微細化を図り、その熱間加工性を改良する
ことにある。

【０００６】

【解決手段】そして、上記の課題を解決するため、本発
明にあっては、粒径が１００μｍを越えない純アルミニ
ウム粉末と粒径が１０μｍ以下のケイ素粉末とを均一に
混合せしめ、その混合粉末を予備圧縮することにより、
所定の粉末圧縮物と為し、次いでこの得られた粉末圧縮
物を、アルミニウム缶に封入して、脱気せしめた後、熱
間押出によって緻密化することにより、合金化せしめる
ことを特徴とするＡｌ−Ｓｉ合金材の製造方法を、その
要旨とするものである。

【０００７】

【発明の効果】要するに、本発明手法では、それぞれ所
定粒径の純アルミニウム粉末とケイ素粉末を、圧縮して
緻密化することによって、接合せしめ、合金化するもの
であるところから、ケイ素粉末の粒径を、Ａｌ−Ｓｉ合
金中のＳｉ粒径として与えることができる。それ故、合
金中のＳｉ粒径を１０μｍ以下の所望の大きさに制御し
て、その粗大化を防止することができるのであり、加え
て、純アルミニウム粉末は熱間押出時に極めて容易に変
形することから、得られるＡｌ−Ｓｉ合金の熱間加工性
が大幅に改善され得るのである。

【０００８】そして、このような本発明に従う製造方法
によれば、従来のＩ／Ｍ法やＰ／Ｍ法では製造困難であ
った、３０重量％以上の割合でＳｉを含有するＡｌ−Ｓ
ｉ合金材料についても、Ｓｉ粒径を制御して、熱間加工
性が極めて高い合金を得ることができるのである。

【０００９】

【具体的構成】ところで、本発明において使用される純
アルミニウム粉末は、常法に従って製造されるものであ
り、好ましくは純度９７％以上の高純度のものが使用さ
れる。そして、本発明では、得られるＡｌ−Ｓｉ合金材
の組織を均一にするために、純アルミニウム粉末を１０
０μｍの篩で分級して、粒径が１００μｍを越えない粉
末を使用するのである。一方、ケイ素粉末にも高純度の
ものを使用し、好ましくは純度９８％以上のものを用い
る。そして、本発明では、このケイ素粉末の粒径がＡｌ
−Ｓｉ合金材中でのＳｉ粒径を与えることとなるところ
から、ケイ素粉末を１０μｍの篩で分級して、粒径が１
０μｍ以下の粉末を使用するのである。それにより、熱
間加工時におけるＳｉ粒の破断及びそれに基づくＡｌ−
Ｓｉ合金材の割れが良好に防止され得、Ａｌ−Ｓｉ合金
材の熱間加工性が大幅に向上せしめられるのである。

【００１０】また、それら純アルミニウム粉末とケイ素
粉末との混合割合は、Ａｌ−Ｓｉ合金材料に要求される
特性に応じて適宜に決定されるところであるが、本発明
においては、ケイ素粉末の割合を、従来では熱間加工上
の不具合を招くことから極めて困難とされていた、３０
重量％を越える高い割合に設定することが可能となるの
である。なお、ケイ素粉末の配合量の上限は、熱間押出
が可能な限度となるが、通常は、６０重量％程度である
。そして、Ｖ型ミキサー等の各種混合機を用いて、それ
らの粉末を均一に混合するのである。

【００１１】そして、こうして得られた混合粉末を、例
えば冷間静水圧プレス（ＣＩＰ成形）や金型プレス等の
公知の各種手法によって、予備圧縮して、所定形状の粉
末圧縮物と為す。この予備圧縮における圧縮密度（真密
度比）は、通常、約５０〜８０％程度とされる。次いで
、得られた粉末圧縮物を、それと略同一形状を成すアル
ミニウム缶内に封入して、脱気せしめるのである。この
アルミニウム缶の材質は、特に制限はないが、押出性の
良好な材質が好ましく、Ｉ／Ｍ法で製造された純Ａｌ又
はＡｌ合金が好適である。また、脱気は、通常、アルミ
ニウム缶の所定位置に設けられた排気管を通じて実施さ
れ、脱気後には、該排気管を密閉して漏洩を防止する。

【００１２】なお、この脱気操作は、通常、真空若しく
はＡｒ等の不活性ガス雰囲気中にて実施されることとな
り、また粉末圧縮物を封入したアルミニウム缶を加熱せ
しめて、粉末圧縮物中に存在する気体や気化せしめられ
た水等の揮発性物質を効果的に追い出して、後の熱間押
出におけるトラブルの発生を極力防止するように為され
る。その際の加熱温度は、熱間押出以後に受ける熱履歴
の温度よりも低くない温度にて適宜に決定されることと
なり、例えば、押出後に熱処理（焼入れ）を行なう場合
には、その熱処理の温度若しくはそれ以上の温度に、ま
た押出後に熱処理を行なわない場合には、押出温度若し
くはそれ以上の温度が採用され、一般には、３５０〜５
３０℃の範囲で決定される。

【００１３】しかる後、この封缶物をビレットとして、
熱間押出を行なうのである。温度は一般に３５０℃〜５
３０℃の範囲で決定され、また押出比（ビレット断面積
と押出材の断面積の比）は、好ましくは５以上とされる
。そして、この熱間押出において、圧縮密度（真密度比
）１００％に緻密化されたときに、純アルミニウム粉末
とケイ素粉末とが接合されて、合金化されるのである。 特に、本発明では、前述した如く、ケイ素粉末が１０μ
ｍ以下とされていると共に、純アルミニウム粉末が押出
温度で容易に変形することから、ケイ素粉末を３０重量
％以上の割合で含有せしめる場合にも、熱間押出は極め
て良好に行なわれ得るのであり、以て目的とするＡｌ−
Ｓｉ合金材（押出材）を得ることができるのである。な
お、アルミニウム缶は、押出材の表皮として、その全面
に残ることとなるが、これは、適当な機械加工、例えば
表面切削等によって簡単に除去することができる。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも
受けるものでないことは、言うまでもないところである
。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上
記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限
りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修
正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべ
きである。

【００１５】先ず、下記表１に従って、粒径または混合
比を変え、純アルミニウム粉末（純度９９％）とケイ素
粉末（純度９９％）とを均一に混合して、各種混合粉末
を調製した。そして、それぞれの混合粉末を用いて、予
備圧縮−封缶−脱気−熱間押出の一連の操作を行ない、
各種押出材（Ｎｏ．　１〜８）を製造した。そして、押
出時に割れ等の発生がないか調べ、また押出材の組織の
均一性を調べ、その結果を表１に併せて示した。

【００１６】

【表１】

【００１７】かかる表１の結果より明らかなように、本
発明手法に適うＮｏ．１及びＮｏ．　３〜６の押出材で
は、何れも熱間押出を良好に行なうことができ、割れ等
は生じなかった。そして、押出材の組織も均一であった
。これに対して、１０μｍを越える粒径のケイ素粉末を
使用したＮｏ．　２の押出材では、押出時に割れが生じ
てしまい、また、純アルミニウム粉末の粒径が大き過ぎ
るＮｏ．　７の押出材では、押出は可能であったが、押
出材の組織が不均一となった。更に、Ｎｏ．　８の押出
材では、ケイ素粉末の配合量が多過ぎたために、押出時
に割れが生じた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　粒径が１００μｍを越えない純アルミ
   ニウム粉末と粒径が１０μｍ以下のケイ素粉末とを均一
   に混合せしめ、その混合粉末を予備圧縮することにより
   、所定の粉末圧縮物と為し、次いでこの得られた粉末圧
   縮物を、アルミニウム缶に封入して、脱気せしめた後、
   熱間押出によって緻密化することにより、合金化せしめ
   ることを特徴とするＡｌ−Ｓｉ合金材の製造方法。