JPH0480108B2

JPH0480108B2 -

Info

Publication number: JPH0480108B2
Application number: JP63304512A
Authority: JP
Inventors: Jiichi Nagai; Ichizo Tsukuda
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1988-11-30
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1992-12-17
Also published as: JPH02149632A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野この発明は、例えばシリンダー、ベーン等の摺
動部材、その他熱膨張係数が小さく耐摩耗性およ
び熱伝導性の要求される自動車用部品や各種機械
部品等に使用される耐摩耗性及び熱伝導性に優れ
た低熱膨張アルミニウム合金に関する。従来の技術従来、この種のアルミニウム合金としては、耐
摩耗性を向上させるための元素としてSiを添加し
たAl−Si系アルミニウム合金が良く知られてい
るところであり、一般に多く用いられている。発明が解決しようとする課題ところが、耐摩耗性の向上のために、Siの添加
量を増加すると、耐摩耗性が向上し、熱膨張係数
が低下する反面、鋳造性、切削性および鍛造性が
低下するという問題があり、自ずからその添加量
がせいぜい30％程度以下に制約を受けるものであ
つた。この発明はこのような事情に鑑み、Siの含有量
の制限範囲の中で更に一層耐摩耗性等の機械的性
質に優れ、かつ熱伝導性や熱膨張性等の物理的性
質に優れたアルミニウム合金を提供することを目
的としてなされたものである。課題を解決するための手段而して、この発明は鋭意研究の結果、Siによる
硬質粒子のほかに、Al₃Ni金属間化合物を分散さ
せたものとし、同時にCu及びMgを共存させるこ
とによつて、耐摩耗性及び熱膨張性の充分な改善
をはかりつゝ、同時に熱伝導性、鋳造性、切削性
および鍛造性の改善をはかりうることを見出し、
かゝる知見に基づいて完成し得たものである。即ち、この発明の第１は、 Ni：15％を超え、30％以下 Si：４〜30％ Cu：２〜５％ Mg：0.3〜２％を含有し、残部Al及び不可避不純物からなる耐
摩耗性及び熱伝導性に優れた低熱膨張アルミニウ
ム合金である。そして又、第２の発明は、上記第１発明の必須
含有元素Si，Ni，CuおよびMgのほかに、 Cr：0.01〜１％ Mn：0.01〜１％ Zr：0.01〜0.5％Ｖ：0.01〜0.1％ Ti：0.01〜１％ Zn：0.01〜５％ Fe：0.01〜５％のうちの１種または２種以上を含有し、残部Al及び不可避不純物からなる耐
摩耗性及び熱伝導性に優れた低熱膨張アルミニウ
ム合金である。なお、この明細書において、「％」はいずれも
「重量％」を示すものである。上記合金添加元素の意義とその含有量の限定理
由は次のとおりである。即ち、Niは、Al₃Ni金属間化合物を形成して合
金中に分散し、主として耐摩耗性の向上および熱
膨張係数の低下に寄与するものであり、その含有
量が15％以下では上記効果に未だ不十分であり、
30％をこえて過多に含有すると、粗大な金属間化
合物を生成し、切削性を劣化する。特に好ましい
含有量は、20〜25％程度である。 Siは耐摩耗性および強度を向上させると共に、
熱膨張係数を低下させるものであり、４％未満で
は用途によつては充分な効果が得られず、30％を
超えると切削性、特に切削工具寿命が劣化する。
特に好ましい含有量は、10〜20％程度である。 Cu及びMgは、いずれも強度を高めるためのも
のであり、Cuが２％未満、およびMgが0.3％未
満ではこの効果が少なく、逆にCuが５％を超え、
あるいはMgが２％を超える場合には、粗大な晶
出物が生成し、かえつて機械的性質が劣化する。
特に好ましい含有量は、Cuにおいて2.5〜4.5％、
Mgにおいて0.5〜1.5％程度である。 Cr，Mn，Zr，Ｖ，Ti，Zn，Feは、いずれも
合金の機械的性質の改善に効果を有するものであ
り、この発明においてはこの添加効果の点で相互
に均等物として評価しうるものである。いずれも
その個々の含有量が0.01％より少ないときは、上
記効果の実現に不十分であり、逆に規定値をこえ
て過多に含有（Cr，Mn，Ti：１％超、Zr：0.5
％超、Ｖ：0.1％超、Zn，Fe：５％超）しても、
上記効果が飽和し、他に格別有益な効果を奏しな
い。ところで、本発明合金は加圧凝固法により好適
に製造されるものである。この加圧凝固法を説明
すると次のとおりである。即ち、本発明合金を溶
解し、その溶湯を加圧凝固用金型に注湯して加圧
凝固せしめることにより、欠陥のない結晶粒の均
一かつ微細なビレツトの作成を行うものである。
加圧凝固用金型は、これに押出機のコンテナを利
用するものとしても良い。即ち、アルミニウム合
金溶湯を直接コンテナに注入し、ステムで加圧し
つつ凝固させるものとしても良い。もちろん、こ
の場合、上記コンテナの前面は盲ダイスを付設し
て塞ぎ、加圧凝固中の溶湯の吹き出しを防ぐもの
とすることが必要である。また上記注湯に際して
は前記金型を予め300〜350℃程度に加熱しておく
ものとすることが望ましい。これによりビレツト
に一層微細な組織を得ることを可能にする。即ち
300℃程度未満であると、注湯後前記アルミニウ
ムの凝固が直ぐに開始してしまい、加圧凝固によ
る効果が十分に達成され難い。一方、350℃を越
える高温に加熱しておくと、冷却速度が遅くな
り、晶出物が成長して上記微細化効果を十分に達
成し難いものとなる傾向がみられる。注湯後すぐ
さま前記金型内の溶湯を加圧ピストンにより加圧
し、凝固を進行せしめることによつてビレツトを
作成する。即ち加圧凝固法によつてビレツトを作
成する。この際の加圧力は50Kgｆ／cm²以上であれ
ば良く、望ましくは500〜1000Kgｆ／cm²程度とす
るのが良い。この加圧力の大小はビレツトの品質
にさして大きな影響を与えるものではない。しか
しながら、50Kgｆ／cm²未満では加圧凝固法による
鋳造割れ防止および結晶粒の微細化効果に不十分
であり、反面例えば1500Kgｆ／cm²を超えるような
高圧を付加しても、それに要するエネルギーの増
大に見合う効果の比例的向上を見ることができな
いためむしろ無益である。このように、所定の加
圧状態下においてアルミニウム合金を凝固させる
ことにより、鋳造割れを生じさせることなく、か
つ晶出物の小さなビレツトを作成し得る。上記加
圧凝固法により作成したビレツトは、次にこれを
押出加工して所期するアルミニウム合金材とす
る。ここに、ビレツトは一旦冷却された固相状態
のものを用いても良いが、好ましくは前記加圧凝
固の進行により、ビレツトの温度が押出し加工に
適する温度、例えば液相温度の約1/2程度にまで
低下し半溶融状態となつた時点で加圧凝固工程を
終了し、すぐさまそのまま押出機のコンテナに装
填して押出しを開始するものとなすことが奨励さ
れる。このような手順を採用することにより、押
出し加工に際してのビレツトの加熱工程を省くこ
とが可能となり、その加熱に要するエネルギーお
よび時間を節約し、合金押出し材の製造能率の向
上および製造コストの低減の利益を享受しうる。発明の効果この発明に係るアルミニウム合金は、下記の実
施例の参酌によつて明らかなように、その合金組
成の限定事項の範囲からそのいずれか１以上が逸
脱する比較合金に比べて、Si含有量が制限されて
いるにもかかわらず耐摩耗性、熱伝導性および低
熱膨張性の点につき優れた効果を実現し得るもの
である。実施例第１表に示す本発明合金及び比較合金のそれぞ
れについて、その溶湯を液相温度＋100℃に加熱
した加圧凝固用金型に注湯し、1000Kgｆ／cm²の加
圧下で凝固させてビレツトを作成し、このビレツ
トを押出温度490℃にて直径12mmの丸棒に押出加
工し、490℃×６時間の再溶体化処理後水冷し、
180℃×７時間の時効処理を施したものを供試材
とした。そして、この各供試材につき、耐摩耗性、熱伝
導率及び熱膨張係数を調べた。その結果を第２表
に示す。なお、耐摩耗性の試験は、回転円板による大越
式摩耗試験機を用いて、負荷荷重：2.1Kg、摩擦
距離：600ｍ、摩擦速度：3.67ｍ／Ｓ、相手材：
FC−30（JIS）、試験面：エメリペーパー1200番仕
上げ、の試験条件で摩擦した場合の供試材の比摩
耗量を測定することによつて評価した。

【表】

【表】上記第２表の結果に示されるように、本発明合
金は、比較合金に比べ、熱伝導率を維持しつつ、
耐摩耗性および低熱膨張性のいずれも併せて改善
しうるものであることを確認し得た。

Claims

【特許請求の範囲】１ Ni：15％を超え、30％以下 Si：４〜30％ Cu：２〜５％ Mg：0.3〜２％を含有し、残部Al及び不可避不純物からなる耐
摩耗性及び熱伝導性に優れた低熱膨張アルミニウ
ム合金。２ Ni：15％を超え、30％以下 Si：４〜30％ Cu：２〜５％ Mg：0.3〜２％を含有し、かつ、 Cr：0.01〜１％ Mn：0.01〜１％ Zr：0.01〜0.5％Ｖ：0.01〜0.1％ Ti：0.01〜１％ Zn：0.01〜５％ Fe：0.01〜５％のうちの１種または２種以上を含有し、残部Al及び不可避不純物からなる耐
摩耗性及び熱伝導性に優れた低熱膨張アルミニウ
ム合金。