JPH046202A - Ａｌ系粉末成形体の製造法 - 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】 （技術分野） 本発明は、Ａｌ系粉末成形体の製造法に係り、特にアル
ミニウム（Ａ　ｌ　）若しくはその合金粉末から、高強
度を有するＡｌ系粉末成形体を有利に製造する方法の改
良に関するものである。

（背景技術） 従来より、Ａｌ若しくはその合金粉末から、目的とする
形状の成形物を得るだめの一つの手法として、粉末→Ｃ
ＩＰ成形（Ｃｏｌｄ　ｌ５ｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓ
）→封缶→脱気→ホットプレス→脱缶→押出しの如き一
連の工程で行なわれる押出成形法が知られている。この
押出成形法では、先ず、Ａｆｆｉ系粉末原料をＣＩＰ成
形または金型成形して、所定形状の粉末圧縮物（圧縮成
形体）と為した後、得られた圧縮成形体をＡＡ缶に封入
して脱気せしめ、次いテホットフレスにより、圧縮成形
体を緻密化した後、かかる圧縮成形体の表面に存在する
Ａｉ缶材料を切削等によって取り除くことにより、押出
成形が可能なビレットを得、そしてこの得られた粉末ビ
レットを用いて、押出成形することにより、目的とする
形状の粉末成形体が製造されている。

しかしながら、このように、ＣＩＰ成形または金型成形
により得られる圧縮成形体の脱気処理には、かかる圧縮
成形体を封入するためのＡｌ缶や、また脱気工程におけ
る真空保持密封用の装置等が必要とされ、このためにコ
ストが高くなるという問題があり、更には圧縮成形体を
Ａｌ缶に封入した状態で処理を行なうために、緻密化後
において収缶操作が必要となって、歩留りが低下し、ま
たコストの上昇を招いていた。

一方、そのようなＡ４２缶を省略して、圧縮成形体を真
空中においてホットプレスすることにより、脱ガス操作
と同時に圧縮成形を行ない、押出用ビレットを製造する
手法が知られているが、この手法では、プレス装置の型
部を真空に引く装置及び加圧機構等が複雑となって設備
費が高くなり、また、このことから、バイトチップ等の
小さな製品の製造には有利に適用することは出来るもの
の、自動車用のコネクティングロッド等の大きな物の製
造には、かかる手法を適用することは非常に困難であっ
た。

また、特開昭６１−１９４１０１号公報には、空気中に
おける加熱だけで脱ガス処理を行ない、ブリスター等の
欠陥のないへ！合金ビレットや、Ａ２合金粉末鍛造部品
を製造しようとする手法が提案されているが、このよう
な手法では、粉末表面上に存在する水分（吸着水、結晶
水）を完全に除くことが出来ず、またブリスターや気孔
による膨れの発生を皆無とすることが出来なかったので
あり、このために自動車のコネクティングロッドやピス
トンのような、高温での強度、伸びが必要である部品に
は適用することが困難であった。

そこで、上述の如き問題点を解消すべく、本発明者らは
、先に、特願昭６３−９０６６３号として、Ａｌ若しく
はその合金粉末を、圧縮成形した後、１０Ｔｏｒｒ以下
の真空度の真空加熱炉中にて３００″Ｃ以上に加熱せし
め、次いで直ちにホットプレスコンテナ内に装填して熱
間成形することにより、Ａ／！系粉末成形体を製造する
手法を明らかにし、これによって、ブリスターや気孔の
ない、また良好な伸びを示す製品の得られる優れたＡｌ
系粉末成形体が得られることとなった。

しかしながら、かかる手法では、圧縮成形体の水分や空
気を除去する操作が、真空加熱炉内にて長時間に亘って
昇温加熱することにより行なわれているところから、こ
れによって、該圧縮成形体中の微細に分散した金属間化
合物が粗大化したり、Ｓｉ粒子が粗大化することとなっ
て、それから得られる粉末成形体、ひいては最終製品の
強度が低下するという問題が生じていたのである。

（解決課題） ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景にして
為されたものであって、その解決課題とするところは、
水分や空気の除去のための加熱処理を短時間で行なって
、へ〇粉未組織中の微細な化合物の粗大化を防止し、以
て高強度のＡｌ系粉末成形体を生産性よく製造し得る技
術を提供することにある。

（解決手段） そして、かかる課題解決のために、本発明にあっては、
Ａ１若しくはその合金粉末を圧縮成形した後、得られた
圧縮成形体を、真空下において１５０〜５３０℃の温度
で１時間よりも少ない時間の間、誘導加熱処理して、該
成形体中の空気及び水分を充分に除去せしめ、次いで直
ちに熱間加工して、緻密化成形体を形成することを特徴
とするＡｌ系粉末成形体の製造法を、その要旨とするも
のである。

（具体的構成） ところで、かかる本発明において用いられる粉末原料は
、通常のＡｊ２若しくはＡｆ金合金らなる粉末であり、
一般に、通常の粉末成形に採用されている粒度範囲にお
いて、本発明手法が適用されることとなる。そして、こ
のような粉末原料は、それから所定形状の圧縮成形体を
得るために、常法に従って、金型成形されたり、或いは
ＣＩＰ成形、換言すれば冷間静水圧プレスによって圧縮
成形せしめられて、所定の圧縮成形体が形成される。

なお、かかる圧縮成形物は、取扱いが可能な程度、換言
すれば取扱い中に割れや欠は等が発生しない程度におい
て、２０％以上の圧縮密度（真密度比）となるように圧
縮されることが望ましい。

また、圧縮成形体を得るためのＣＩＰ成形では、よく知
られているように、粉末原料が所定のゴム製治具に充填
せしめられて、高圧の液体にて加圧を行ない得る加圧容
器内に収容され、そして所定の高圧液体の作用によって
圧縮せしめられることにより、目的とする形状、例えば
柱状の圧縮成形体とされるのである。なお、このＣＩＰ
成形に際しての加圧圧力は、粉末原料の種類や所要圧縮
密度により適宜に決定されることとなるが、ＡＩ！合金
圧縮成形体の場合にあっては、圧縮密度：２０％のもの
を得るには、５ｋｇ／ｍｍ”程度以上の圧力が作用せし
められるのであり、また、この際の加圧保持時間として
も、圧縮物における圧縮密度差が惹起されない程度にお
いて適宜に決定されるものであるが、−ｉに、５秒程度
である。

次いで、かくの如きＣＩＰ成形または金型成形操作にて
得られた圧縮成形体は、通常の真空排気機構を備えた誘
導加熱装置（炉）内に装入され、真空状態において、１
５０〜５３０℃の温度下に、１時間よりも少ない時間の
間、誘導加熱処理が施される。なお、かかる加熱温度と
しては、１５０℃未満では、水分の除去が充分に行なわ
れ得す、５３０℃を越える温度では、加熱時間の長短に
拘わらず、微細化合物の粗大化が避けられず、最終製品
の強度低下を招くこととなるところから、１５０〜５３
０℃の範囲内において選定され、またその加熱時間とし
ては、１時間を越えると、同様に、微細化合物の粗大化
を惹起し、最終製品の強度を低下させることとなるため
に、１時間以下、好ましくは３０分以下とされる必要が
ある。なお、かかる真空誘導加熱操作において、その真
空度は、圧縮物中の空気及び水分を充分に除去せしめる
ために、１０Ｔｏｒｒ以下とされることが望ましく、誘
導加熱の周波数としては、好適には１０００Ｈｚ以下が
好ましい。即ち、１０００　Ｈｚを越える周波数で圧縮
成形体を加熱した場合には、該成形体の表面と内部とで
著しい温度差が生じ、圧縮成形体に割れが生じてしまう
のである。

次いで、この真空誘導加熱処理を完了した圧縮成形体は
、真空誘導加熱装置（炉）内を大気圧に復圧せしめた後
、該真空誘導加熱装置から取り出され、そして所定のコ
ンテナ内に直ちに搬送され、セットされることとなる。

なお、この搬送、セット操作は、圧縮成形体の温度を下
げないために、可及的に短時間において行なわれること
が望ましく、またかかるコンテナ内の温度は、加熱され
た圧縮成形体の温度を下げない程度に昇温しでおくこと
が好ましい。

そして、このコンテナ内にセットされた圧縮成形体には
、続いて、熱間押出、ホットプレス、鍛造等の通常の熱
間加工操作が施され、これによって圧縮成形体の緻密化
が行なわれ得て、目的とするＡ１粉末成形体が得られる
のである。そして、この熱間加工によって、製品の膨れ
等の問題が回避され、また得られる製品の物性が向上さ
れることとなる。

なお、かかる熱間加工操作は９５％以上の緻密度（真密
度比）が得られるように行なわれることが望ましい。９
５％未満の緻密化では、Ａｌ粉末成形体中に残った空孔
が外部に通ずる所謂開気孔の状態となって残るため、該
成形体が製品化されるまで大気中で放置される場合、空
気や水分の侵入等により、製品化されたときに膨れが発
生するからである。そして、このような緻密度を達成す
るためには、予め上述の如き熱間加工操作前の圧縮成形
体の緻密度を測定して、熱間加工時における押出比や圧
縮ストローク量等の加工条件を決定しておくことが望ま
しい。

本発明では、このような工程によって、ＣＩＰ成形また
は金型成形された圧縮成形体に対して、誘導加熱処理を
施し、短時間で空気及び水分の除去を充分に行なうよう
にするところから、該成形体中の微細化合物の粗大化を
招くことなく、以て高強度のＡＰ粉末成形体を得ること
が出来るのである。

（実施例） 以下に、本発明を更に具体的に明らかにするために、本
発明の実施例を挙げることとするが、本発明が、かかる
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
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、改良等が加えられ得るもの
であることが、理解されるべきである。

先ず、Ａ４２合金（Ａ　ｆ　−８％Ｆｅ−２０％Ｓｉ２
％Ｃｕ−１％Ｍｇ）のエアアトマイズ粉末を用いて、通
常のＣＩＰ成形操作にて、外径：１５０ｆｆｌｆｆｉ、
長さ：３００ｍｍ、真密度比：３０％の圧縮成形体を得
た。次いで、この得られた圧縮成形体を誘導加熱炉に装
入し、０．　ＯＩ　Ｔｏｒｒの真空状態下、周波数：６
０Ｈｚにおいて、４００”Ｃの温度で１５分間誘導加熱
処理を施した。その後、直ちにコンテナに送入して、通
常の間接押出成形により、大気中にて、４００℃の温度
で押出成形して、外径４０閣の棒材を得た。

また、比較例として、上記実施例と同様にして得られた
圧縮成形体を用いて、これに、真空加熱炉において、４
００℃の温度で１時間真空加熱処理を施した後、同様に
押出成形することにより、棒材を得た。

なお、第１図には、上記本発明例及び比較例において、
各圧縮成形体を、真空誘導加熱処理及び真空加熱処理し
た際の、それぞれの圧縮成形体の昇温状態がグラフに示
されている。そして、かかる第１回から明らかなように
、本発明に従って得られる圧縮成形体（Ａ）は、急速に
且つ短時間（約３０分）で所定温度まで加熱せしめられ
ており、一方、比較例にて得られる圧縮成形体（Ｂ）は
、その昇温に約２時間３０分も要した。

さらに、それら加熱処理が施された後のそれぞれの成形
体のミクロ組織図を、第２図に示す。かかる図から明ら
かなように、本発明に従って得られた成形体（ａ）には
、微細なＡｌ１−Ｆｅ−３ｉ系化合物が多（見られる一
方、比較例により得られた成形体（ｂ）には、Ａｎ−Ｆ
ｅ−３ｉ系化合物はあまり見られず、またＳｉ粒子が成
長していることが認められた。

また、上記本発明例及び比較例において得られたそれぞ
れの粉末成形体（棒材）を用いて、２５０℃における引
張性質（引張強さ：σ８．耐カニσ。、２．伸び：δ）
をそれぞれ調査し、その結果を、下記第１表に示す。

第　　　１　　　表 かかる第１表の結果から明らかなように、本発明に従っ
て得られた粉末成形体（棒材）は、比較例のものに比し
で、引張強さ、耐力及び伸びの何れにおいても優れた特
性を示した。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明にあっては、Ｃ
ＩＰ成形または金型成形された圧縮成形体を、１５０〜
５３０″Ｃの温度で１時間よりも少ない時間において、
真空誘導加熱処理する工程に従って、目的とするＡ２粉
末成形体を得るようにしたものであるところから、該圧
縮成形体中の空気及び水分を除去するための加熱処理が
短時間で為され得るのであり、そしてそれによって、得
られる粉末成形体における微細な化合物の粗大化が良好
に回避され得、以て高強度を有する成形体が得られると
共に、そのように優れた粉末成形体を簡便に製造できる
こととなり、その生産性の向上をも有利に図り得たので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明例及び比較例に従って、圧縮成形体を
それぞれ真空誘導加熱炉及び真空加熱炉により加熱せし
めた際の加熱時間と該成形体の温度との関係を示すグラ
フであり、第２図（ａ）。 （ｂ）は、それら加熱処理の施された後の各成形体のミ
クロ組織を示す顕微鏡写真である。 出願人　　住友軽金属工業株式会社 第１図 り口 ２Ｂ１間 第２図 （ａ） （ｂ） ２５μｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ａｌ若しくはその合金粉末を圧縮成形した後、得られ
   た圧縮成形体を、真空下において１５０〜５３０℃の温
   度で１時間よりも少ない時間の間、誘導加熱処理して、
   該成形体中の空気及び水分を充分に除去せしめ、次いで
   直ちに熱間加工して、緻密化成形体を形成することを特
   徴とするＡｌ系粉末成形体の製造法。