JPH0517845A

JPH0517845A - 過共晶アルミニウム−シリコン系合金粉末およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0517845A
Application number: JP3286084A
Authority: JP
Inventors: Jun Kusui; 潤楠井; Akimori Tanaka; 昭衛田中; Takamasa Yokote; 隆昌横手; Takashi Watsuji; 隆和辻; Yoshinobu Takeda; 義信武田; Tetsuya Hayashi; 林　　哲也; Toshihiko Kaji; 俊彦鍛治; Yusuke Kotani; 雄介小谷; Kiyoaki Akechi; 清明明智
Original assignee: Toyo Aluminum KK; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Toyo Aluminum KK; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1990-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1993-01-26
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JP3283550B2

Abstract

(57)【要約】【目的】アトマイズ法により、シリコンの初晶が微細
でかつ均一であり、特に粗大なシリコンの初晶の晶出を
抑制することが可能な過共晶ＡＬ−Ｓｉ系合金粉末の組
成およびその製造方法を提供する。【構成】初晶シリコンの極めて微細な過共晶アルミニ
ウム−シリコン系合金粉末がアトマイズ法によって製造
される。まず、リンを含有する過共晶アルミニウム−シ
リコン系合金の溶湯が準備される。空気または不活性ガ
スを用いてこの溶湯を噴霧して急冷凝固させる。初晶シ
リコンの結晶粒径が１０μｍ以下のアルミニウム−シリ
コン系合金粉末が得られる。このアルミニウム−シリコ
ン系合金粉末はシリコンを１２重量％以上５０重量％以
下、リンを０．０００５重量％以上０．１重量％以下含
有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、過共晶アルミニウム
−シリコン系合金粉末およびその製造方法に関し、特に
微細なシリコン初晶を安定して有する過共晶アルミニウ
ム−シリコン系合金粉末およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】アル
ミニウム（Ａｌ）にシリコン（Ｓｉ）を添加すると、熱
膨張係数の低下、剛性率の向上および耐摩耗性の改善な
どに顕著な効果がある。この効果を利用したＡｌ−Ｓｉ
系合金がすでに広く使用されている。

【０００３】このようなＡｌ−Ｓｉ系合金のうち、鋳造
材はＪＩＳ規格でＡＣやＡＤＣとして分類され、エンジ
ンブロック等のアルミニウム合金鋳物として多量に使用
されている。また、展伸材としてのＡｌ−Ｓｉ系合金は
４０００番台に分類され、鋳造ビレットから押出しや鍛
造等により各種部品に加工される。

【０００４】過共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金を鋳造法で製造す
ることは周知である。鋳造法によって得られた過共晶Ａ
ｌ−Ｓｉ系合金鋳物は、低い熱膨脹率、高い剛性率、高
い耐摩耗性といった優れた特性を有しており、各種分野
での使用が期待されている。しかしながら、過共晶Ａｌ
−Ｓｉ系合金鋳物に粗大なシリコンの初晶が存在する
と、その機械的特性と機械加工時の被削性が悪化する。

【０００５】過共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金鋳物のシリコンの
初晶を微細化するために、微細化剤、特にリン（Ｐ）を
添加することも周知である。しかしながら、過共晶Ａｌ
−Ｓｉ系合金の鋳造時に微細化剤を添加しても、シリコ
ンの初晶の微細化には限度がある。特にシリコンの含有
量が２０重量％を越えるＡｌ−Ｓｉ系合金の場合には、
微細化剤を添加しても粗大なシリコンの初晶が存在する
ので、その合金の機械的特性と機械加工時の被削性は依
然として悪い。

【０００６】一方、近年ではアトマイズ法等の急冷凝固
粉末の製造法により、溶解鋳造法で不可能であった大き
な冷却速度で溶湯から粉末を製造することができる。そ
のため、シリコンの初晶を微細化することができ、共晶
組成以上のシリコンを含み、さらには第３合金成分とし
て鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、マ
ンガン（Ｍｎ）等の遷移金属元素Ｘを含む過共晶Ａｌ−
Ｓｉ系合金粉末の製造が可能となる。これらの粉末を用
いて粉末冶金法によって製造される合金として、鋳造合
金よりもはるかに優れた特性を有するＡｌ−１７Ｓｉ−
Ｘ，Ａｌ−２０Ｓｉ−Ｘ，Ａｌ−２５Ｓｉ−Ｘ等の粉末
冶金合金が実用化されている。

【０００７】上記の粉末冶金合金の機械的特性をさらに
向上させるためには、シリコンの結晶を一層微細化する
と同時にシリコンの結晶粒径を均一化することが必要で
ある。さらに、わずかな量でも破壊の起点となり、材料
強度のばらつきの原因となる粗大なシリコンの結晶を減
少させることが極めて重要である。しかも、粉末中のシ
リコンの初晶は鍛造や押出し等の熱間固化により細かく
なる可能性はほとんどなく、むしろオストワルド成長に
より粗大化する。したがって、合金粉末中のシリコンの
初晶の大きさが決定的に重要である。

【０００８】ところで、シリコンの初晶を微細化するに
は、粉末を製造する際の冷却速度を大きくすればよいこ
とは知られている。しかし、その冷却速度はアトマイズ
の方法や装置によっておおむね決定され、他の工業的方
法で冷却速度を大きくすることは経済性や生産性の点で
問題があり、実現されていない。

【０００９】また、従来のアトマイズ法では冷却速度が
粉末の粒度に依存するため、得られる粉末が一定幅の粒
度分布を有する限り、全粉末中では、存在するシリコン
の初晶の粒径に大きなばらつきがある。たとえば、従
来、粒径４００μｍ程度の粉末中には粒径２０μｍ程度
の粗大なシリコンの初晶の存在が避けられなかった。

【００１０】そこで、従来から、粗大なシリコンの初晶
を有する粒子を除くために冷却速度の低い粗粒粉末をふ
るい分けして除去して、微細粉末のみを用いて固化体を
製造することが行なわれていた。しかしながら、この方
法によれば、材料歩留り低下により経済性が悪化する
上、粉末の流動性や成形性等のハンドリング性が著しく
低下し、さらには粉塵爆発の危険が増大する等の問題が
あった。

【００１１】本発明は、上述のような従来の事情に鑑
み、アトマイズ法により、シリコンの初晶が微細でかつ
均一であり、特に粗大なシリコンの初晶の晶出を抑制す
ることが可能な過共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末の組成およ
びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段および発明の作用効果】本
願発明者らは、上述の従来技術の問題点に鑑みて、種々
の実験と研究を重ねた結果、リンを含有する初晶シリコ
ン微細化剤を添加したアルミニウム−シリコン系合金の
溶湯、またはリンを含有する初晶シリコン微細化剤を予
め含むアルミニウム−シリコン系合金地金を溶解して得
られる合金溶湯を空気または不活性ガスを用いてアトマ
イズすることにより、初晶シリコンの極めて微細な過共
晶アルミニウム−シリコン系合金粉末が得られることを
知見した。

【００１３】この発明の第１の局面に従った過共晶アル
ミニウム−シリコン系合金粉末は、シリコンを１２重量
％以上５０重量％以下、リンを０．０００５重量％以上
０．１重量％以下含有する。

【００１４】この発明の過共晶アルミニウム−シリコン
系合金粉末中の初晶シリコンの粒径は、従来の鋳造法に
よって得られる過共晶アルミニウム−シリコン系合金中
の初晶シリコンの大きさよりもはるかに小さく、通常１
０μｍ以下である。

【００１５】この発明のアルミニウム−シリコン系合金
粉末におけるシリコンの含有量は１２重量％以上５０重
量％以下、好ましくは２０重量％以上３０重量％以下で
ある。シリコンの含有量が１２重量％未満では初晶のシ
リコンが晶出しない。一方、シリコンの含有量が５０重
量％を越えると、シリコンの初晶をいくら微細化しても
初晶シリコンの量が多すぎ、得られた粉末から作製した
固化体の被削性が悪く、その機械的強度も劣る。

【００１６】本発明のアルミニウム−シリコン系合金粉
末におけるリンの含有量は０．０００５重量％以上０．
１重量％以下、好ましくは０．０００５重量％以上０．
０５重量％以下である。リンの含有量が０．０００５重
量％未満では微細化効果が得られず、機械的強度の改善
も見られない。一方、リンの含有量が０．１重量％を越
えても微細化効果がより向上することはない。特にリン
の含有量が０．０２重量％以上０．１重量％以下である
アルミニウム−シリコン系合金粉末は機械加工時の被削
性に優れている。

【００１７】本発明のより好ましく、具体的なアルミニ
ウム−シリコン系合金粉末は、シリコンを１２重量％以
上５０重量％以下、銅を２．０重量％以上３．０重量％
以下、マグネシウムを０．５重量％以上１．５重量％以
下、マンガンを０．２重量％以上０．８重量％以下、リ
ンを０．０００５重量％以上０．０５重量％以下含有
し、残部がアルミニウムと不可避不純物である。銅、マ
グネシウム、マンガンの各元素を含有するアルミニウム
−シリコン系合金粉末は、より高い機械的強度を有す
る。

【００１８】この発明の第２の局面に従った過共晶アル
ミニウム−シリコン系合金粉末の製造方法によれば、ま
ず、リンを含有する過共晶アルミニウム−シリコン系合
金の溶湯が準備される。空気または不活性ガスを用い
て、その溶湯を噴霧して急冷凝固させる。

【００１９】リンを含有する過共晶アルミニウム−シリ
コン系合金の溶湯は、リンを含有する初晶シリコン微細
化剤を添加したアルミニウム−シリコン系合金の溶湯、
またはリンを含有する初晶シリコン微細化剤を予め含む
アルミニウム−シリコン系合金地金を溶解して得られる
合金溶湯であればよい。

【００２０】本発明の製造方法においてリンを含有する
初晶シリコン微細化剤としては、従来の鋳造法において
使用されている初晶シリコン微細化剤、たとえばＣｕ−
８重量％Ｐ、Ｃｕ−１５重量％Ｐ、ＰＣｌ₅、赤リンを
主体とした混合塩等あるいはＡｌ−Ｃｕ−Ｐ微細化剤が
使用される。

【００２１】初晶シリコン微細化剤は通常、０．０００
５重量％以上０．１重量％以下、好ましくは０．００２
重量％以上０．０５重量％以下の量で使用される。初晶
シリコン微細化剤の量が０．０００５重量％未満のとき
には、初晶シリコン微細化剤添加の効果が十分でない。
また、初晶シリコン微細化剤を０．１重量％を越える量
で添加しても効果のさらなる向上は見られない。

【００２２】本発明の製造方法においてアルミニウム−
シリコン系合金溶湯は公知の方法に従ってアトマイズ処
理される。

【００２３】この発明の製造方法において、合金溶湯を
アルミニウム−シリコン系合金の液相線温度より１００
℃高い温度以上１３００℃以下の温度に保持された状態
でアトマイズ処理することが好ましい。アルミニウム−
シリコン系合金に初晶シリコン微細化剤を添加する際に
も、その合金を上記の温度に保持しておくことが好まし
い。

【００２４】ここで、液相線温度とは、その組成の合金
が完全に溶解し終わる温度を意味する。たとえば、シリ
コンを２５重量％含有するアルミニウム−シリコン系合
金の液相線温度は約７８０℃である。

【００２５】合金溶湯をアルミニウム−シリコン系合金
の（液相線温度＋１００）℃の温度より低い温度で保持
した場合には、リンの溶解が不十分となり、添加された
リンの量に対して合金中に含有するリンの量が少なくな
り、正確なリンの量を含有する合金粉末を得ることが困
難である。また、合金溶湯を１３００℃を越える温度で
保持した場合には、ルツボと炉材の損傷が甚しく、含ま
れる合金元素によっては一部蒸発し、所望通りの組成を
有する合金が得られないことがあり得る。

【００２６】より好ましくは、合金溶湯をアルミニウム
−シリコン系合金の液相線温度より１００℃高い温度以
上１３００℃以下の温度に少なくとも３０分間保持した
後、アトマイズ処理する。保持時間が３０分よりも短い
場合においても、リンの溶解が不十分となり、添加され
たリンの量に対して合金中に含有するリンの量が少なく
なり、正確なリンの量を含有する合金粉末を得ることが
困難である。しかし、Ａｌ−Ｃｕ−Ｐ接種剤を使用する
際は、その限りでない（保持時間を３０分より短くでき
る場合がある）。

【００２７】本発明の方法が適用されるアルミニウム−
シリコン系合金は特に限定されず、アルミニウム、シリ
コン以外の他の元素、たとえば銅、マグネシウム、マン
ガン、鉄、ニッケル、亜鉛等を含有する一般的なアルミ
ニウム−シリコン系合金も包含され得る。本発明の製造
方法は、高いシリコンの含有量（２０重量％以上４０重
量％以下）のアルミニウム−シリコン系合金に対して特
に有用である。

【００２８】以上、本発明によれば、極めて微細な初晶
シリコンが均一に分散した過共晶アルミニウム−シリコ
ン系合金粉末が得られる。また、上記の好ましい条件下
で製造したときには、所望の組成を有する過共晶アルミ
ニウム−シリコン系合金粉末が得られる。

【００２９】本発明の過共晶アルミニウム−シリコン系
合金粉末から作製した固化体は、極めて優れた被削性と
機械的特性を有する。

【００３０】この発明の第３の局面に従った過共晶アル
ミニウム−シリコン系合金粉末の製造方法によれば、ま
ず、リンを含有する過共晶アルミニウム−シリコン系合
金の溶湯が準備される。空気を用いて、この溶湯を噴霧
して急冷凝固させることによって過共晶アルミニウム−
シリコン系合金粉末が作製される。粒径４００μｍ以下
の合金粉末のみが選別される。

【００３１】本発明の製造方法では、溶解鋳造法におい
て用いられていた接種法を応用し、まず、アトマイズ用
の過共晶アルミニウム−シリコン系合金溶湯にリンを接
種する。

【００３２】均一に溶融した合金溶湯にリンを接種して
分散させることにより、凝固の際の核を予め準備し、過
冷却による不均一な核生成を抑制することができる。接
種されたリンは噴霧温度において固体微粒子として溶湯
中に均一に分散していることが必要である。同時に溶湯
中にはリン以外の未溶解成分が存在すると容易に粗大な
晶出物となるので、これをなくす必要がある。なお、接
種された溶湯は、一旦、冷却凝固させた後、再度溶解し
て元の接種溶湯の状態に復帰することが可能である。

【００３３】次に、接種溶湯を空気アトマイズ法により
噴霧し、急冷凝固させる。急冷凝固して粉末を製造する
方法として空気アトマイズ法を採用する理由は、他の方
法よりも経済的である点と、適度な酸化により粉末の表
面が安定化するため、取扱いが容易になる等の利点があ
るからである。

【００３４】急冷凝固の条件として、冷却速度が大きい
ほど組織が微細化することは知られている。しかし、本
発明の製造方法においては、シリコンの初晶の晶出核を
予め多数、溶湯中に存在させることによって、直接的管
理が困難な冷却速度に強く依存することなく、得られる
粉末の粒径に対して初晶シリコンの最大結晶粒径が常に
微細かつ狭い範囲に制御され得る。すなわち、従来のア
トマイズ法と比較して小さな冷却速度（得られる粉末の
粒径が比較的大きい）の場合であっても、微細で比較的
均一なシリコンの初晶が得られる。

【００３５】得られる合金粉末の粒径を４００μｍ以下
に選別すると、初晶シリコンの最大結晶粒径は１０μｍ
以下に制御され得る。好ましくは、得られる合金粉末の
粒径を２００μｍ以下に選別すると、初晶シリコンの最
大結晶粒径が７μｍ以下に制御され得る。さらに好まし
くは、得られる合金粉末の粒径を１００μｍ以下に選別
すると、初晶シリコンの最大結晶粒径を５μｍ以下に制
御することができる。さらに得られる合金粉末の粒径を
５０μｍ以下に選別すると、初晶シリコンの最大結晶粒
径を３μｍ以下に制御することができる。

【００３６】なお、上記のような作用効果を安定して得
るためには、接種するリンの濃度を０．００５重量％以
上０．０２重量％以下の範囲にすることが好ましい。

【００３７】以上のように、この発明の第３の局面によ
れば、アトマイズ法により製造した過共晶アルミニウム
−シリコン系合金粉末の初晶シリコンを微細化かつ均一
化させ、合金粉末の粒度に対する初晶シリコンの粒径の
依存性を従来よりも著しく低下させることができる。そ
の結果、得られた過共晶アルミニウム−シリコン系合金
粉末を用いることにより、粉末粒度の制約がなく、高い
歩留りで従来よりも機械的特性が改善された粉末の固化
体を製造することが可能となる。

【００３８】

【実施例】

実施例１表１に示す組成を有するアルミニウム合金の溶湯を温度
９５０℃に保持し、表１に示されるリンの含有量になる
ようにＣｕ−８重量％Ｐをその溶湯に添加した。溶湯を
温度９５０℃で１時間保持した後、この溶湯をエア・ア
トマイズ法により粉末化した（表１の合金粉末Ｎｏ．１
〜Ｎｏ．４参照）。

【００３９】このようにして得られた合金粉末を−４２
〜−８０メッシュ（１７５〜３５０μｍの粒径）に分級
した後、粉末中の初晶シリコンの大きさを光学顕微鏡で
組織観察することにより、測定した。その結果は表１に
示される。また、合金粉末Ｎｏ．１の光学顕微鏡による
組織写真は図１に示される。

【００４０】比較例１合金粉末Ｎｏ．１と同一条件下で合金粉末Ｎｏ．５を作
製した。ただし、この場合、Ｃｕ−８重量％Ｐはアルミ
ニウム合金の溶湯に添加されなかった。

【００４１】このようにして得られた合金粉末を−４２
〜−８０メッシュ（１７５〜３５０μｍの粒径）に分級
した後、粉末中の初晶シリコンの大きさを光学顕微鏡で
組織観察することにより測定した。その結果は表１に示
される。また、合金粉末Ｎｏ．５の光学顕微鏡による組
織写真は図２に示される。

【００４２】比較例１Ａ合金粉末Ｎｏ．１と同一組成を有するアルミニウム合金
の溶湯を温度９５０℃に保持し、表１に示されるリンの
含有量になるようにＣｕ−８重量％Ｐを添加した。温度
９５０℃で１時間保持した後、この溶湯を直径３０ｍｍ
×高さ８０ｍｍの金型に鋳込み、合金鋳物（Ｎｏ．６）
を作製した。

【００４３】このようにして得られた合金鋳物中の初晶
シリコンの大きさを光学顕微鏡を用いて組織観察するこ
とにより測定した。その結果は表１に示される。また、
合金鋳物の光学顕微鏡による組織写真は図３に示され
る。

【００４４】図１〜図３に示された光学顕微鏡による組
織写真の比較から、本発明の方法で得られた合金粉末中
の初晶シリコンの大きさは、比較例１で得られたリンを
含まない同一組成の合金粉末中の初晶シリコンの大きさ
に比べて微細かつ均一に分散していることが明らかであ
る。

【００４５】

【表１】

【００４６】次に、上記実施例と比較例で得られた合金
粉末と合金鋳物から作製された成形体の被削性を試験し
た。

【００４７】実施例１と比較例１で得られた合金粉末Ｎ
ｏ．１〜Ｎｏ．５を−４２メッシュ（３５０μｍ以下の
粒径）に分級した後、圧力３トン／ｃｍ²で直径３０ｍ
ｍ×高さ８０ｍｍの大きさに冷間予備成形した。その
後、これらの成形体を押出し温度４５０℃、押出比１０
で直径１０ｍｍの丸棒に熱間押出しした。また、比較例
１Ａで得られた合金鋳物Ｎｏ．６も同様にして直径１０
ｍｍの丸棒に押出した。

【００４８】このようにして得られた丸棒押出材を、超
硬合金工具を用いて切削速度１００ｍ／分、乾式で切削
加工し、１０分間切削後の工具の摩耗量を測定した。そ
の結果は表２に示される。

【００４９】

【表２】

【００５０】表２に示す結果から、本発明の合金粉末か
ら作製した成形体の被削性は非常に優れていることが明
らかである。

【００５１】実施例２表３に示されるようにリンを含有するアルミニウム合金
地金を溶解して得られた溶湯を９５０℃の温度で１時間
保持した。その後、この溶湯をエア・アトマイズ法によ
り粉末化した（表３の合金粉末Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１５
参照）。

【００５２】このようにして得られた合金粉末を−１０
０メッシュ（１４７μｍ以下の粒径）に分級した後、粉
末中の初晶シリコンの大きさを光学顕微鏡を用いて組織
観察することにより測定した。その結果は表３に示され
る。

【００５３】比較例２合金粉末Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１５と同一条件下で合金粉
末Ｎｏ．１６〜Ｎｏ．１８を作製した。ただし、この場
合、リンを含有しないアルミニウム合金地金を使用し
た。

【００５４】このようにして得られた合金粉末を−１０
０メッシュ（１４７μｍ以下の粒径）に分級した後、粉
末中の初晶シリコンの大きさを光学顕微鏡を用いて組織
観察することにより測定した。その結果は表３に示され
る。

【００５５】

【表３】

【００５６】次に、上記実施例と比較例で得られた合金
粉末の抗折強度を試験した。実施例２と比較例２で得ら
れた合金粉末Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１８を−１００メッシ
ュ（１４７μｍ以下の粒径）に分級した後、圧力３トン
／ｃｍ²で直径３０ｍｍ×高さ８０ｍｍの大きさに冷間
予備成形した。その後、これらの成形体を押出し温度４
５０℃、押出比１０で幅２０ｍｍ×厚み４ｍｍの平板に
熱間押出しした。このようにして得られた平板押出材を
Ｔ６処理した後、ＪＩＳＺ２２０３に基づき標点間距離
３０ｍｍにて抗折強度を測定した。その結果は表４に示
される。

【００５７】

【表４】

【００５８】表４に示す結果から、本発明のリンを含有
する合金粉末の抗折強度はリンを含有しない合金粉末よ
りも約１０％高いことが明らかである。また、リンの含
有量が０．０２重量％を越えるＮｏ．１３の本発明の合
金粉末は、比較例の合金粉末のＮｏ．１６に比べて抗折
強度が若干低下するが、十分使用され得るものである。実施例３以下の過共晶アルミニウム−シリコン合金を地金より調
製した。

【００５９】Ａ−１７：２０２４地金＋１７ｗｔ．％ＳｉＡ−２０：２０２４地金＋２０ｗｔ．％ＳｉＡ−２５：２０２４地金＋２５ｗｔ．％ＳｉＢ−２５：２０２４地金＋２５ｗｔ．％Ｓｉ＋５ｗｔ．
％ＦｅＣ−２５：２０２４地金＋２５ｗｔ．％Ｓｉ＋５ｗｔ．
％Ｆｅ＋２ｗｔ．％ＮｉＤ−２５：Ａｌ＋２５ｗｔ．％Ｓｉ＋２．５ｗｔ．％Ｃ
ｕ＋１ｗｔ．％Ｍｇ＋０．５ｗｔ．％Ｆｅ＋０．５ｗ
ｔ．％ＭｎＥ−２５：９９．９％純度Ａｌ地金＋２５ｗｔ．％Ｓｉ上記の各合金溶湯中に表５に示す割合でリンを接種し、
または接種せずに、解放式空気アトマイズ法により空気
圧５〜１０ｋｇ／ｍｍ²の条件で噴霧して各合金溶湯を
急冷凝固させた。

【００６０】得られた合金粉末を連続的に捕集し、空気
で分級した後、さらにふるいにより分級した。これらの
合金粉末のシリコン初晶の粒径を定量画像分析顕微鏡に
より決定した結果として、粉末粒径Ｄ_PとＳｉ初晶の最
大粒径Ｄ_Siの関係を表５に示す。

【００６１】

【表５】

【００６２】上記のＡ−２５合金でリンを接種すること
により得られた過共晶アルミニウム−シリコン合金粉末
の金属組織は、４００倍の光学顕微鏡写真により図４に
示される。また、上記のＡ−２５合金でリンを接種しな
いで得られた過共晶アルミニウム−シリコン合金粉末の
金属組織は同様に図５に示される。図４と図５におい
て、濃い灰色の部分がシリコン初晶、薄い灰色の部分が
マトリックスであり、黒い部分は空孔や埋込樹脂の部分
である。

【００６３】次に、上記のＡ−２５合金でリン接種の有
無による２種類の粉末を得られたまま、分級することな
く、冷間加圧成形した。これらの成形体を温度４５０℃
で３０分間、脱ガス加熱処理した。そして、同じ温度で
これらの成形体を予備加熱した後、面圧６トン／ｃｍ²
で鍛造成形し、Ｔ６熱処理を施した。

【００６４】得られた各粉末の固化体の機械的特性を測
定した。その測定結果は表６に示される。

【００６５】

【表６】

【００６６】また、上記のＡ−２５合金について得られ
た過共晶アルミニウム−シリコン合金粉末をシリコン初
晶の最大粒径により分級した。分級した粉末ごとに上記
と同一条件で製造した各粉末の固化体の常温での引張り
強さを測定した。これらの測定結果は図６に示される。

【００６７】以上の結果から、本発明の製造方法によれ
ば、粉末中のシリコン初晶の大きさが小さく、かつ極め
て狭い範囲内に制御できるため、粗大なシリコン結晶を
起点として起こる破壊が大幅に減少し、粉末の固化体の
機械的強度が向上する。また、得られる固化体の切削時
においても切削工具のチッピングや摩耗が安定しかつ制
御され得る等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で得られた合金粉末中の初晶シリコン
の構造を示す光学顕微鏡による結晶の構造の写真である
（倍率×４００）。

【図２】比較例１で得られた合金粉末中の初晶シリコン
の構造を示す光学顕微鏡による結晶の構造の写真である
（倍率×４００）。

【図３】鋳造合金中の初晶シリコンの構造を示す光学顕
微鏡による結晶の構造の写真である（倍率×４００）。

【図４】実施例３で得られ、リンを接種した過共晶アル
ミニウム−２５重量％シリコン合金粉末の金属組織を示
す光学顕微鏡写真である（倍率×４００）。

【図５】実施例３で得られ、リンを接種しない過共晶ア
ルミニウム−２５重量％シリコン合金粉末の金属組織を
示す光学顕微鏡写真である（倍率×４００）。

【図６】実施例３において、過共晶アルミニウム−２５
重量％シリコン合金粉末におけるシリコン初晶の最大粒
径と、その粉末から得られた固化体の常温での引張り強
度との関係を示すグラフである。

フロントページの続き (72)発明者田中昭衛大阪府大阪市中央区久太郎町３丁目６番８号東洋アルミニウム株式会社本社内 (72)発明者横手隆昌大阪府大阪市中央区久太郎町３丁目６番８号東洋アルミニウム株式会社本社内 (72)発明者和辻隆大阪府大阪市中央区久太郎町３丁目６番８号東洋アルミニウム株式会社本社内 (72)発明者武田義信兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者林哲也兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者鍛治俊彦兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者小谷雄介兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者明智清明兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコンを１２重量％以上５０重量％以
下、リンを０．０００５重量％以上０．１重量％以下含
有する、過共晶アルミニウム−シリコン系合金粉末。
【請求項２】リンを０．０００５重量％以上０．０５
重量％含有する、請求項１に記載の過共晶アルミニウム
−シリコン系合金粉末。
【請求項３】リンを０．０２重量％以上０．１重量％
以下含有する、請求項１に記載の過共晶アルミニウム−
シリコン系合金粉末。
【請求項４】当該合金粉末中で初晶シリコンの結晶粒
径が１０μｍ以下である、請求項１に記載の過共晶アル
ミニウム−シリコン系合金粉末。
【請求項５】銅を２．０重量％以上３．０重量％以
下、マグネシウムを０．５重量％以上１．５重量％以
下、マンガンを０．２重量％以上０．８重量％以下、リ
ンを０．０００５重量％以上０．０５重量％以下含有
し、残部がアルミニウムと不可避不純物である、請求項
１に記載の過共晶アルミニウム−シリコン系合金粉末。
【請求項６】リンを含有する過共晶アルミニウム−シ
リコン系合金の溶湯を準備する工程と、空気または不活性ガスを用いて前記溶湯を噴霧して急冷
凝固させる工程と、を備えた、過共晶アルミニウム−シリコン系合金粉末の
製造方法。
【請求項７】前記アルミニウム−シリコン系合金の溶
湯を準備する工程は、アルミニウム−シリコン系合金の
溶湯にリンを含有する初晶シリコン微細化剤を添加する
ことを含む、請求項６に記載のアルミニウム−シリコン
系合金粉末の製造方法。
【請求項８】前記アルミニウム−シリコン系合金の溶
湯を準備する工程は、リンを含有する初晶シリコン微細
化剤を予め含むアルミニウム−シリコン系合金の固体を
溶融することを含む、請求項６に記載の過共晶アルミニ
ウム−シリコン系合金粉末の製造方法。
【請求項９】前記溶湯を噴霧して急冷凝固させる工程
は、アルミニウム−シリコン系合金の液相線温度より１
００℃高い温度以上１３００℃以下の温度に保持された
状態で前記溶湯を噴霧することを含む、請求項６に記載
の過共晶アルミニウム−シリコン系合金粉末の製造方
法。
【請求項１０】前記溶湯を噴霧して急冷凝固させる工
程は、アルミニウム−シリコン系合金の液相線温度より
１００℃高い温度以上１３００℃以下の温度に少なくと
も３０分間保持した後、前記溶湯を噴霧することを含
む、請求項９に記載の過共晶アルミニウム−シリコン系
合金粉末の製造方法。
【請求項１１】リンを含有する過共晶アルミニウム−
シリコン系合金の溶湯を準備する工程と、空気を用いて前記溶湯を噴霧して急冷凝固させることに
よって過共晶アルミニウム−シリコン系合金粉末を作製
する工程と、粒径４００μｍ以下の前記合金粉末を選別する工程と、を備えた、過共晶アルミニウム−シリコン系合金粉末の
製造方法。
【請求項１２】前記合金粉末を選別する工程は、粒径
２００μｍ以下の前記合金粉末を選別することを含む、
請求項１１に記載の過共晶アルミニウム−シリコン系合
金粉末の製造方法。
【請求項１３】前記合金粉末を選別する工程は、粒径
１００μｍ以下の前記合金粉末を選別することを含む、
請求項１１に記載の過共晶アルミニウム−シリコン系合
金粉末の製造方法。
【請求項１４】前記合金粉末を選別する工程は、粒径
５０μｍ以下の前記合金粉末を選別することを含む、請
求項１１に記載の過共晶アルミニウム−シリコン系合金
粉末の製造方法。