JPH05209206A

JPH05209206A - 金属製押出し部材の製造法

Info

Publication number: JPH05209206A
Application number: JP1363592A
Authority: JP
Inventors: Makoto Fujita; 誠藤田; Shoji Hirahara; 庄司平原
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-01-29
Filing date: 1992-01-29
Publication date: 1993-08-20

Abstract

(57)【要約】【目的】金属粉末をホットプレスして押出し部材を製
作するのに際し、必らずしも金属粉末を収容する容器を
用いないでも、また、大気中で処理行なっても、所望の
押出し部材を得ることができる製造方法を提供する。ま
た、金属切り粉の再使用によって資源の有効な活用を図
る。【構成】成形型内にフレーク状の切り粉１を充填した
後、切り粉１をホットプレスし、次いで押出しダイス５
を成形型内に挿入して圧縮成形体12を圧縮方向に押出し
成形し、押出し部材13を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属製押出し部材の製
造法に関し、特にフレーク状の粉末冶金材料の押出し方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉末冶金法は粉末状の金属粒子を金型に
入れて圧縮成形し、これを溶融温度以下の温度で焼結す
る方法であるが、この方法は焼結体に微小な空隙が残存
し靭性などに劣るため、その用途は限られていた。

【０００３】そこで例えば特開平2-182806号公報に開示
されているように、アルミニウム缶等よりなる金属容器
内に粉末状の金属粒子を充填した後に容器内を真空排気
して密閉し、その後密閉された容器加熱状態で、かつ真
空中で容器ごと圧縮成形し、次いでこの圧縮成形体を押
出し成形することにより、空隙のない緻密な組織を有す
る押出し部材を得る方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のよ
うな方法では、アルミニウム缶等の容器が必要であり、
しかも容器内を真空排気して密閉する工程を要する。さ
らに従来の方法では、押出し部材を機械加工または鍜造
加工などによって所定の製品形状に加工する前に、押出
し部材の外周部に残った容器を切削加工などによって除
去しなければならない欠点があった。

【０００５】このような課題に鑑みて、本発明は従来の
方法のように容器を用いないでも、また、大気中で処理
を行なっても、所望の、金属製押出し部材を得ることが
できる製造方法を提供することを目的とする。また、本
発明の他の目的は、切り粉の再利用により資源の有効な
活用を図ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による金属製押出
し部材の製造法は、成形型内にフレーク状の金属粒子を
充填した後、該金属粒子を加熱状態で圧縮成形し、次い
で押出しダイスを上記成形型内に挿入して前記圧縮成形
体を圧縮方向に押出し成形することを特徴とする。

【０００７】上記フレーク状の金属粒子とは、粒子の最
大長（長軸方向の長さ）と厚みの比、すなわち最大長／
厚みが10以上のもの、あるいは粒子の長軸と短軸の長さ
の比、すなわち長軸の長さ／短軸の長さが10以上の金属
粒子を意味する。

【０００８】上記フレーク状の金属粒子として、金属製
品の切削加工の過程で発生する「切り粉」と呼ばれる切
削粉を再利用することができる。

【０００９】また、上記フレーク状の金属粒子は、軽合
金粒子と他の異種金属粒子との混合物であってもよい。
その場合、軽合金粒子の代表的なものとしてマグネシウ
ム合金粒子があり、これに混合される異種金属粒子とし
て、アルミニウム合金粒子が用いられる。

【００１０】

【作用および効果】本発明によれば、圧縮成形される金
属粒子として、フレーク状の金属粒子を用いているの
で、一方向圧縮により粒子が圧縮方向に対してほぼ直角
方向に配向し、これを圧縮方向に押出すことによって、
粒子が強い塑性変形を受けるから密着性が向上する。し
たがって剛性の高い押出し部材を得ることができる。

【００１１】また、圧縮成形されるフレーク状の金属粒
子として、異種金属粒子の混合物を用いた場合、各粒子
の密着性を確保しながら、押出し部材の剛性向上ととも
に延性を増大させることができる。

【００１２】さらに、フレーク状の金属粒子として、金
属製品の切削加工過程で発生する切り粉を再使用するこ
とにより、資源の有効な活用を図ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例に係る金属製押出し部
材の製造法を図面に基づいて説明する。

【００１４】（第１実施例）図１(a) 〜(e) は本発明の
第１実施例の製造工程を示す。まず図１(a) に示すよう
に、Ｍｇ合金（ＡＺ80Ａ）よりなるフレーク状の切り粉
１をこの場合の成形金型を兼ねる押出し機のコンテナ２
内に入れる。この切り粉１は、最大長と厚みの比、また
は長軸の長さと短軸の長さの比が10以上の細長い形状を
有している。そしてパンチ３を用いて、20kg／mm²程度
の圧力で、かつ室温で一方向に圧縮して予備成形を行な
い、予備成形体11を得る。なお、この予備成形工程は省
略してもよい。なお、ＡＺ80Ａの組成（wt％）を下記の
表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】次に図１(b) に示すように、予備成形体11
をヒータ４によって加熱しながら温度370 ℃、圧力80Ｍ
Ｐａでホットプレスして、切り粉の粒子が圧縮方向（図
の上下方向）に対してほぼ直角の方向（図の左右方向）
に配向して互いに密着した圧縮成形体12を得る。

【００１７】次に図１(c) に示すように、コンテナ２内
にダイス５を挿入し、押出しラム６によってダイス５を
圧縮成形体12の圧縮方向に押圧して押出し成形を行なう
ことにより、元の切り粉１の粒子が押出し方向（図の上
下方向）に配向したＭｇ合金押出し部材13を得る。

【００１８】下記の表２に、Ｍｇ合金押出し部材の製造
条件を示す。

【００１９】

【表２】

【００２０】このようにして得られたＭｇ合金押出し部
材13の組織には、図２の顕微鏡写真に示すように、押出
し方向（写真の左右方向）に延びるすじ状のＭｇ₁₇Ａｌ
₁₂化合物が介在している。参考までに、本実施例と同じ
切り粉を用い、アルミニウム容器ごとホットプレスして
製作した押出し部材の組織の金属顕微鏡写真を図３に示
す。図２，図３から、アルミニウム容器を用いないで
も、容器を用いた場合とほぼ同様の組織を有する押出し
部材が得られることが判る。

【００２１】次にＭｇ合金（ＡＺ80Ａ）切り粉から製作
した押出し部材の比重を下記の表３に示す。

【００２２】

【表３】

【００２３】さらに、Ｍｇ合金（ＡＺ80Ａ）切り粉から
製作した押出し部材の押出し方向で測定した機械的性質
を下記の表４に示す。

【００２４】

【表４】

【００２５】表４のデータから明らかなように、本実施
例の押出し部材のうち押出し比が７以上のものは、機械
的性質が比較例の鍜造材や連続鋳造材よりも全ての面に
おいて優れており、Ａｌ容器を用いた従来法とほぼ同程
度の機械的性質を有する押出し部材を得ることができ
る。

【００２６】また、本実施例の方法により製作されるＭ
ｇ合金押出し部材の鍜造成形性を判定するために限界据
込み率を求めた。この限界据込み率は、図４に示すよう
に、Ｍｇ合金押出し部材12と同一材質および同一製造条
件で製作された直径（Ｄ）７mm、長さ（Ｈ１）12mmの円
柱状のテストピースＰを用意し、このテストピースＰを
図５に示すように、テストマシンＭにセットして下向き
に力Ｆをかけ、テストピースＰにクラックが発生したと
きのテストピースＰの高さＨ２を測定し、この値を下記
の式に代入することによって求められる。

【００２７】限界据込み率＝（Ｈ１−Ｈ２）／Ｈ１ ×100 この限界据込み率は、値が大きい程鍜造成形性が良好で
あることを示し、本実施例のテストピースＰ（押出し比
７）では温度350 ℃で約73％であった。

【００２８】図６は温度と限界据込み率との関係を示す
グラフで、曲線Ｉは押出し比７の場合、曲線IIは従来法
（押出し比７）によって製作した場合、曲線III は連続
鋳造材の場合である。なお、本実施例の方法により製作
したＭｇ合金押出し部材のうち、押出し比が12および４
の場合の350 ℃における限界据込み率はそれぞれ65％と
40％であった。

【００２９】以上はフレーク状の金属粒子としてＭｇ合
金製の切り粉を用いた場合の実施例であるが、次にＡｌ
合金製の切り粉を用いた場合の実施例について説明す
る。

【００３０】（第２実施例）Ａｌ合金製切り粉の母材と
して、表５に示すような３種類のＡｌ合金Ａ，Ｂ，Ｃを
用意した。

【００３１】

【表５】

【００３２】本実施例の製造工程は、図１のＭｇ合金製
切り粉の場合の製造工程に準じるが、製造条件（温度、
圧力、押出し比）は異なる。下記の表６にＡｌ合金押出
し部材の製造条件を示す。

【００３３】

【表６】

【００３４】また下記の表７に、３種類（Ａ，Ｂ，Ｃ）
のＡｌ合金製切り粉から製作した押出し部材の機械的性
質を示す。なお、押出し比は８である。

【００３５】

【表７】

【００３６】表７から明らかなように、アルミニウム合
金押出し剤の場合は、押出し後熱処理（Ｔ６処理）が必
要である。この熱処理の内容は、アルミニウム合金Ａお
よびＣについては温度520 ℃で、また、アルミニウム合
金Ｂについては温度490 ℃で、それぞれ４時間熱処理
（溶体化処理）した後水で急冷し、次いで温度175 ℃に
８時間保った後（人口時効処理）空冷するものである。
このような熱処理を施したものは、母材であるアルミニ
ウム合金押出し部材とほぼ同等の機械的性質を得ること
ができた。

【００３７】参考までに、本実施例の方法によって製作
した３種類のＡｌ合金押出し部材の組織をあらわす顕微
鏡写真を図７，図８に示す。図７(a) ，(b) ，(c) はそ
れぞれＴ６処理前、図８(a) ，(b) ，(c) はそれぞれＴ
６処理後の組織を示す。

【００３８】次にＭｇ合金製切り粉とＡｌ合金製切り粉
とが混合された場合の押出し部材の製造法の実施例につ
いて以下に説明する。

【００３９】（第３実施例）Ｍｇ合金はそれ自体では剛
性が低いため、強化材で複合化する方法が従来から行な
われており、粉末冶金法においても、Ｍｇ合金粉末と強
化材との混合材の押出しがなされている。

【００４０】しかしながら、従来は、Ｍｇ合金と反応し
にくいセラミックが強化材として用いられているため、
剛性、強度は向上するものの、伸びや延性が大きく低下
する。

【００４１】そこで本実施例では、Ｍｇ合金よりも剛性
の高いＡｌ合金を用い、双方の切り粉を機械的に混合
し、前述した第１，第２実施例の場合と同様の工程で、
またはＡｌ缶を使用して、ホットプレス後押出し、剛性
が高く、かつ延性の大きい複合材を製作することができ
た。なおＡｌ缶を使用した場合は、Ａｌが腐食に対する
保護膜となる。

【００４２】本実施例で用いられる強化材のＡｌ合金は
展伸材の6061を使用した。6061の組成（重量％）は下記
の表８に示す。またＭｇ合金は第１実施例と同様のＡＺ
80Ａを用い、混合割合をＭｇ合金58wt％、Ａｌ合金42wt
％とした。Ａｌ合金の混合割合は30wt％以上50wt％未満
の範囲が良い。そしてホットプレス時の圧力を10kg／mm
²以上としたことを除き、製造条件は表１に示したＭｇ
合金単独の場合の製造条件に従った。

【００４３】

【表８】

【００４４】図９および図10は、Ｍｇ−Ａｌ複合押出し
部材の組織を示す。図９は倍率50倍の顕微鏡写真であ
り、白い部分がＭｇ合金部分、黒い部分がＡｌ合金部分
である。そして両者の界面にはＭｇ₁₇Ａｌ₁₂化合物が介
在している。また図10は倍率200 倍の顕微鏡写真であ
る。

【００４５】このＭｇ−Ａｌ複合押出し部材の機械的性
質を下記の表９に示す。

【００４６】

【表９】

【００４７】またこのＭｇ−Ａｌ複合押出し部材は特に
延性が大きく、350 ℃において90％以上の界面据込み率
が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の製造工程図

【図２】第１実施例により得られたＭｇ合金押出し部材
の組織を示す顕微鏡写真

【図３】アルミニウム容器を用いた場合のＭｇ合金押出
し部材の組織を示す顕微鏡写真

【図４】限界据込み率を測定するためのテストピースの
正面図

【図５】テストピースの測定容量を説明するための図

【図６】温度に対する限界据込み率の変化を示すグラフ

【図７】第２実施例により得られる３種類のＡｌ合金押
出し部材の熱処理前の組織を示す顕微鏡写真

【図８】同熱処理後の組織を示す顕微鏡写真

【図９】第３実施例により得られるＭｇ−Ａｌ複合押出
し部材の組織を50倍に拡大して示す顕微鏡写真

【図１０】同200 倍に拡大して示す顕微鏡写真

【符号の説明】

１Ｍｇ切り粉２コンテナ３パンチ４ヒータ５押出しダイス 11 予備成形体 12 圧縮成形体 13 Ｍｇ合金押出し部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成形型内にフレーク状の金属粒子を充填
した後、該金属粒子を加熱状態で圧縮成形し、次いで押
出しダイスを前記成形型内に挿入して前記圧縮成形体を
圧縮方向に押出し成形することを特徴とする金属製押出
し部材の製造法。
【請求項２】前記フレーク状の金属粒子が金属切り粉
よりなることを特徴とする請求項１記載の金属製押出し
部材の製造法。
【請求項３】前記フレーク状の金属粒子が、軽合金粒
子と他の異種金属粒子との混合物よりなることを特徴と
する請求項１または２記載の金属製押出し部材の製造
法。
【請求項４】前記軽合金粒子がマグネシウム合金粒子
よりなり、前記他の異種金属粒子がアルミニウム合金粒
子よりなることを特徴とする請求項３記載の金属製押出
し部材の製造法。