JPH06238422A

JPH06238422A - 複合金属部材の製造方法

Info

Publication number: JPH06238422A
Application number: JP5054984A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yamamoto; 幸男山本; Makoto Fujita; 誠藤田; Katsuya Ouchi; 勝哉大内; Nobuo Sakate; 宣夫坂手; Shoji Hirahara; 庄司平原
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1993-02-19
Filing date: 1993-02-19
Publication date: 1994-08-30
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: JP3160112B2

Abstract

(57)【要約】【目的】複合金属部材における強化材の均一分散度を
向上させ、機械的性質を良好にする。【構成】強化材を混合させた金属材を先ず一旦半溶融
状態に加熱溶解させて攪拌混合した後、さらに液相状態
に加熱溶融させて攪拌混合し、その後再び半溶融状態に
戻して攪拌混合した後に所定の成型型に注入して凝固さ
せ所定形状の鋳造品を得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、複合金属部材の製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近では、例えばアルミニウム合金、マ
グネシウム合金などの軽合金材料を使用して自動車用ホ
イールやサスペンション部品(ロアアーム、アッパーア
ーム、リンク、ブラケット)等を効率よく鋳造又は射出
成形する鋳造技術が種々開発されている。

【０００３】しかし、上記軽合金単体では、機械的強度
が低いので、一般に該合金材に対してセラミック繊維や
セラミック粒子などの強化材を混入させて複合材化させ
ることが行なわれている。

【０００４】そして、上記のようにアルミ、マグネシウ
ム合金等の低融点合金に対してセラミック繊維、セラミ
ック粒子等の強化材を複合化させて強化する場合、例え
ば図１２および図１３に示すように、ヒータなどで加熱
可能なるつぼ４内に当該合金母材５と強化材Ｆを混合し
て半溶融状態に溶解し、攪拌プレート７を有する攪拌棒
６をモータなどで回転させて攪拌することにより強化材
を均一分散させる半溶融攪拌法が用いられる場合がある
(磁気攪拌による従来例として特公昭６２−２５４６４
号公報参照)。この半溶融攪拌法を用いる理由は、例え
ば一般鋳造法のように１００％溶液中に強化材を添加し
て攪拌した場合、図１２に示すように強化材Ｆの多くが
合金溶湯５とのぬれ性の関係から当該合金溶湯５表面上
に浮遊、堆積してしまい、合金溶湯５中への均一な分散
が困難となる。また上記強化材Ｆの比重が上記合金溶湯
よりも大きいような場合には、図１３に示すように逆に
合金溶湯５の下部に沈澱してしまう問題がある。従っ
て、これらの現象を防ぐために上記合金溶湯を半溶融状
態に保持し所定レベルの粘性を付与した状態において上
記強化材Ｆを添加し混合攪拌する方法がとられる訳であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
半溶融攪拌法ではマクロ的には強化材は均一に材料内に
分布するが、一方ミクロ的に観察すると、例えば図１４
に示すように、一応分布した強化材が攪拌時固相であっ
た初相部分Ａの周辺に偏在する傾向が見られ、初相部Ａ
中に強化材が混入していないことは素より液相部Ｂ中に
も完全に均一に分散させることはできていない。その結
果、同従来の半溶融攪拌法では必ずしも十分に機械的強
度を向上させ得られない問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１〜８各項
記載の発明の複合金属部材の製造方法は、それぞれ上記
従来の半溶融攪拌法の問題を解決することを目的として
なされたものであって、各々次のように構成されてい
る。

【０００７】(１) 請求項１記載の発明の構成該発明の複合金属部材の製造方法の構成は、強化材を混
合させた金属材を半溶融状態に加熱溶解させて攪拌混合
した後、さらに液相状態に加熱溶融させて攪拌混合し、
その後再び半溶融状態に戻して攪拌混合した後に凝固さ
せるようになっている。

【０００８】(２) 請求項２記載の発明の構成該発明の複合金属部材の製造方法の構成は、強化材を混
合させた金属材を半溶融状態に加熱溶解させて攪拌混合
した後、さらに液相状態に加熱溶融させて攪拌混合し、
その後再び半溶融状態に戻して攪拌混合した後に所定の
成形型に注入して凝固させ所定形状の鋳造品を得るよう
になっている。

【０００９】(３) 請求項３記載の発明の構成該発明の複合金属部材の製造方法の構成は、強化材と金
属粒子とを混合させて圧縮成形した後に押出成形してペ
レット状にした金属材を先ず一旦半溶融状態に加熱溶解
させて攪拌混合した後、さらに液相状態に加熱溶融させ
て攪拌混合し、その後再び半溶融状態に戻して攪拌混合
した後に凝固させるようになっている。

【００１０】(４) 請求項４記載の発明の構成該発明の複合金属部材の製造方法の構成は、強化材と金
属粒子とを混合させて圧縮成形した後に押出成形してペ
レット状にした金属材を先ず一旦半溶融状態に加熱溶解
させて攪拌混合した後、さらに液相状態に加熱溶融させ
て攪拌混合し、その後再び半溶融状態に戻して攪拌混合
した後に所定の成形型に注入して凝固させ所定形状の鋳
造品を得るようになっている。

【００１１】(５) 請求項５記載の発明の構成該発明の複合金属部材の製造方法の構成は、上記請求項
３又は４記載の発明の構成において、押出成形が、金属
粒子の溶融状態においてなされるようになっている。

【００１２】(６) 請求項６記載の発明の構成該発明の複合金属部材の製造方法の構成は、上記請求項
１,２,３,４又は５記載の発明の構成において、金属材
が、軽金属材により形成されている。

【００１３】(７) 請求項７記載の発明の構成該発明の複合金属部材の製造方法の構成は、上記請求項
１,２,３,４,５又は６記載の発明の構成において、強化
材が、セラミック系の短繊維により形成されている。

【００１４】(８) 請求項８記載の発明の構成該発明の複合金属部材の製造方法の構成は、上記請求項
１,２,３,４,５又は６記載の発明の構成において、強化
材が、セラミック系粒子により形成されている。

【００１５】

【作用】本願の請求項１〜８各項記載の発明の複合金属
部材の製造方法は、各々上記のような構成に対応して次
のような作用を奏する。

【００１６】(１) 請求項１記載の発明の複合金属部材
の製造方法の作用上記のように、該発明の複合金属部材の製造方法の構成
では、強化材を混合させた金属材を半溶融状態に加熱溶
解させて攪拌混合した後、さらに液相状態に加熱溶融さ
せて攪拌混合し、その後再び半溶融状態に戻して攪拌混
合した後に凝固させるようにして複合金属部材を製造す
るようになっている。

【００１７】先に述べたように、１００％溶液中に強化
材を添加して攪拌した場合、母材金属の固相部の破砕は
可能となるが、強化材の多くが合金溶湯とのぬれ性の関
係から当該合金溶湯表面上に浮遊、堆積してしまい、合
金溶湯中への均一な分散が困難となる。また上記強化材
の比重が上記合金溶湯よりも大きいような場合には逆に
強化材が合金溶湯下部に沈澱してしまう。従って、これ
らの現象を防ぐためには、先ず上記合金溶湯を半溶融状
態に保持し粘性を付与した状態において上記強化材を添
加して攪拌混合するか、または強化材とともに金属母材
を溶解して所定粘性レベルの半溶融状態に保持して攪拌
混合する。

【００１８】ところが、そのままではマクロ的には強化
材は均一に材料内に分布するが、一方ミクロ的に観察す
ると、先にも述べたように一応分布した強化材が攪拌時
固相であった初相部分の周辺に偏在するので完全に均一
に分散させることはできない。

【００１９】そこで、該強化材を混入した半溶融状態の
合金溶湯を更に１００％溶融の液相状態に加熱溶融して
攪拌混合する。すると、上記攪拌時固相であった部分に
偏在していた強化材が適当に均一に分散するようにな
る。

【００２０】そして、その後、これを若干の冷却を行っ
て再び半溶融状態に戻して攪拌混合すると、このプロセ
スにより上記液相状態から冷却によって再び初晶相が晶
出する際に、均一分散した強化材を核として結晶成長す
る部分が生じ、最終的な複合金属材料の組織において初
晶相内(半溶融状態時に固相であった部分)にも強化材が
入りこんだ強固な組織になる。

【００２１】この様な組織が見られると初相部も強化さ
れるために、より最終成形品の機械的性質の向上が図ら
れるようになる。

【００２２】(２) 請求項２記載の発明の複合金属部材
の製造方法の作用上記のように、該発明の複合金属部材の製造方法の構成
では、強化材を混合させた金属材を半溶融状態に加熱溶
解させて攪拌混合した後、さらに液相状態に加熱溶融さ
せて攪拌混合し、その後再び半溶融状態に戻して攪拌混
合した後に所定の成型型に注入して凝固させ所定形状の
鋳造品を得るようになっている。

【００２３】先に述べたように、１００％溶液中に強化
材を添加して攪拌した場合、強化材の多くが合金溶湯と
のぬれ性の関係から当該合金溶湯表面上に浮遊、堆積し
てしまい、合金溶湯中への均一な分散が困難となる。ま
た上記強化材の比重が上記合金溶湯よりも大きいような
場合には逆に合金溶湯下部に沈澱してしまう。従って、
これらの現象を防ぐためには、上記合金溶湯を半溶融状
態に保持し所定レベルの粘性を付与した状態において上
記強化材を添加して攪拌混合するのが好ましい。

【００２４】ところが、そのままではマクロ的には強化
材は均一に材料内に分布するが、一方ミクロ的に観察す
ると、一応分布した強化材が攪拌時固相であった部分の
周辺に偏在するので完全に均一に分散させることはでき
ない。

【００２５】そこで、該半溶融状態の金属材を更に１０
０％溶融の液相状態に加熱溶融して攪拌混合する。する
と、上記攪拌時固相であった部分に偏在していた強化材
が適当に均一分散する。

【００２６】そして、その後、これを若干の冷却を行っ
て再び半溶融状態に戻して攪拌混合すると、このプロセ
スにより上記液相状態から冷却によって再び初晶相が晶
出する際に、上記均一分散した強化材を核として結晶成
長する部分が生じ、その後成形型に注入して成形された
最終的な複合金属材料の組織において当該結晶成長時の
初晶相内(半溶融状態時に固相であった部分)にも強化材
が入りこんだ組織になる。

【００２７】この様な組織が見られると初相部も強化さ
れるために、より最終成形品の機械的性質の向上が図ら
れるようになる。その結果、チクソモールディング法に
よる射出成形法に適したものとなる。

【００２８】(３) 請求項３記載の発明の複合金属部材
の製造方法の作用該発明の複合金属部材の製造方法の構成では、強化材と
金属粒子とを混合させて圧縮成形した後に押出成形して
ペレット状にした金属材を、先ず一旦半溶融状態に加熱
溶解させて攪拌混合した後、さらに液相状態に加熱溶融
させて攪拌混合し、その後再び半溶融状態に戻して攪拌
混合した後に凝固させるようになっている。

【００２９】先に述べたように、１００％溶液中に強化
材を添加して攪拌した場合、強化材の多くが合金溶湯と
のぬれ性の関係から当該合金溶湯表面上に浮遊、堆積し
てしまい、合金溶湯中への均一な分散が困難となる。ま
た上記強化材の比重が上記合金溶湯よりも大きいような
場合には逆に合金溶湯下部に沈澱してしまう。さらに、
例えばチクソモールディング法を採用した射出成形装置
によって複合金属部材を製造する場合には、一般にペレ
ット状の原料が使用されるが、該原料ペレットと強化材
との形状差が大きいことから複合化は一層困難である。
従って、これらの現象を防ぐためには、先ず上記金属母
材を粒子化して予じめ強化材と混合圧縮し、押し出し成
形することによりペレット化した上で加熱溶融し、合金
溶湯を半溶融状態に保持し粘性を付与した状態において
上記強化材を添加して攪拌混合する。

【００３０】ところが、そのままではマクロ的には強化
材は均一に材料内に分布するが、一方ミクロ的に観察す
ると、分布した強化材が攪拌時固相であった部分の周辺
に偏在するので完全に均一に分散させることはできな
い。

【００３１】そこで、該半溶融状態の金属材を更に１０
０％溶融の液相状態に加熱溶融して攪拌混合する。する
と、上記攪拌固相であった部分に偏在していた強化材が
適当に均一分散する。

【００３２】そして、その後、これを若干の冷却を行っ
て再び半溶融状態に戻して攪拌混合すると、このプロセ
スにより上記液相状態から冷却によって再び初晶相が晶
出する際に、均一分散した強化材を核として結晶成長す
る部分が生じ、成形型に注入して成形された最終的な複
合金属材料の組織において当該結晶成長時の初晶相内
(半溶融状態時に固相であった部分)にも強化材が入りこ
んだ組織になる。

【００３３】この様な組織が見られると初相部も強化さ
れるために、より成形品の機械的性質の向上が図られる
ようになる。その結果、上記チクソモールディング法に
よる射出成形法に適したものとなる。

【００３４】(４) 請求項４記載の発明の複合金属部材
の製造方法の作用上記の如く、該発明の複合金属部材の製造方法の構成で
は、強化材と金属粒子とを混合させて圧縮成形した後に
押出成形してペレット状にした金属材を先ず一旦半溶融
状態に加熱溶解させて攪拌混合した後、さらに液相状態
に加熱溶融させて攪拌混合し、その後再び半溶融状態に
戻して攪拌混合した後に所定の成形型に注入して凝固さ
せ所定形状の鋳造品を得るようになっている。

【００３５】先に述べたように、１００％溶液中に強化
材を添加して攪拌した場合、強化材の多くが合金溶湯と
のぬれ性の関係から当該合金溶湯表面上に浮遊、堆積し
てしまい、合金溶湯中への均一な分散が困難となる。ま
た上記強化材の比重が上記合金溶湯よりも大きいような
場合には逆に合金溶湯下部に沈澱してしまう。さらに、
例えばチクソモールディング法を採用した射出成形装置
によって複合金属部材を製造する場合には一般にペレッ
ト状の原料が使用されるが、該原料ペレットと、強化材
との形状差が大きいことから複合化は一層困難である。
従って、これらの現象を防ぐためには、先ず上記金属母
材を粒子化して予じめ強化材と混合圧縮し、押し出し成
形することによりペレット化した上で加熱溶融し、合金
溶湯を半溶融状態に保持し粘性を付与した状態において
上記強化材を添加して攪拌混合する。

【００３６】ところが、そのままではマクロ的には強化
材は均一に材料内に分布するが、一方ミクロ的に観察す
ると、分布した強化材が攪拌時固相であった部分の周辺
に偏在するので完全に均一に分散させることはできな
い。

【００３７】そこで、該半溶融状態の金属材を更に１０
０％溶融の液相状態に加熱溶融して攪拌混合する。する
と、上記攪拌固相であった部分に偏在していた強化材が
適当に均一分散する。

【００３８】そして、その後、これを若干の冷却を行っ
て再び半溶融状態に戻して攪拌混合すると、このプロセ
スにより上記液相状態から冷却によって再び初晶相が晶
出する際に、均一分散した強化材を核として結晶成長す
る部分が生じ、最終的な複合金属材料の組織において当
該結晶成長時の初晶相内(半溶融状態時に固相であった
部分)にも強化材が入りこんだ組織になる。

【００３９】この様な組織が見られると初相部も強化さ
れるために、より成形品の機械的性質の向上が図られる
ようになる。

【００４０】(５) 請求項５記載の発明の複合金属部材
の製造方法の作用該発明の複合金属部材の製造方法の構成では、上記請求
項３又は４記載の発明の構成における強化材と金属粒子
とを混合させて圧縮成形した後になされる押出成形が、
上記金属粒子の溶融状態においてなされるようになって
おり、スムーズな押出成形が行なわれる。

【００４１】(６) 請求項６記載の発明の複合金属部材
の製造方法の作用上記の如く該発明の複合金属部材の製造方法の構成で
は、上記請求項１,２,３,４又は５記載の発明の構成に
おいて、金属母材が、軽金属材料よりなっており、該軽
合金材料を母材とする複合金属部材の製造が上記各発明
の作用により効果的に実現される。

【００４２】(７) 請求項７記載の発明の複合金属部材
の製造方法の作用上記の如く、該発明の複合金属部材の製造方法の構成で
は、上記請求項１,２,３,４,５又は６記載の発明の構成
において、上記強化材が、セラミック系の短繊維により
形成されている。従って、上記各発明の製造方法によっ
て製造された複合金属部材が当該セラミック系短繊維に
よって各々有効に強化される。

【００４３】(８) 請求項８記載の発明の複合金属部材
の製造方法の作用上記の如く、該発明の複合金属部材の製造方法の構成で
は、上記請求項１,２,３,４,５又は６記載の発明の構成
において、上記強化材が、セラミック系粒子により形成
されている。従って、上記各発明の製造方法によって製
造された複合金属部材が当該セラミック系粒子によって
各々有効に強化される。

【００４４】

【発明の効果】以上の結果、本願発明の複合金属部材の
製造方法によれば、強化材を均一に分散混合させること
ができるとともに初相部に強化材を混入させることが可
能となるから強化材による補強効果を十分に向上させる
ことができる。

【００４５】

【実施例】

[Ａ] 第１実施例以下、図１〜図７を参照して本願発明の第１実施例に係
る複合金属部材の製造方法について詳細に説明する。

【００４６】該複合金属部材の製造方法では、例えば強
化材を複合化すべき金属母材として軽合金であるマグネ
シウム合金ＡＺ８０(次表１の組成のもの)を選択すると
ともに強化材として例えばセラミック系粒子である酸化
ケイ素(ＳiＯ₂)粒子を選択して複合金属部材を形成する
ように構成されており、例えば図３の〜の工程に示
すようにマグネシウム合金(ＡＺ８０)金属材を一旦半溶
融状態に加熱溶解させて攪拌混合した後、強化材を添加
して、さらに液相状態に加熱溶融させて攪拌混合し、そ
の後再び半溶融状態に戻して攪拌混合した後に凝固させ
るようにしたことを特徴している。

【００４７】

【表１】

【００４８】(１) 第１工程先ず、図１に示す装置構造の複合金属部材の製造装置の
加熱炉１内の装置台３上に設置されたるつぼ４内にマグ
ネシウム合金(ＡＺ８０)母材を入れてヒータ２,２によ
り周囲から約５９５℃に加熱して半溶融状態に保持する
(図３の)。上記ヒータ２,２の加熱温度は、第１の熱
電対１１によって検出されヒータコントローラに供給さ
れ、正確な温度制御がなされる。又、るつぼ４内の溶湯
温度は、第２の熱電対１０によって検出されて温度表示
器に表示される。又、該状態において、上記るつぼ４内
は、酸化防止のために不活性ガス(ＳＦ₆＋ＣＯ₂)が不活
性ガス供給パイプ１２を介して供給される。

【００４９】上記半溶融状態での合金溶湯５の固相率
は、約３５％程度となる。

【００５０】(２) 第２工程次に、上記固相率３５％の半溶融状態のマグネシウム合
金溶湯５を上記装置内で、例えば図１、図２に示すよう
な平板状の攪拌プレート７を有する攪拌棒６を駆動モー
タ９により例えば回転速度３００rpmで２０分回転駆動
することによって混合攪拌する(図３の)。該攪拌時に
おける攪拌棒６の軸トルクは、トルクメータ８によって
検出され、合金溶湯５の粘度判定に使用される。該攪拌
により上記残された３５％の固相部が可及的に破砕され
る。

【００５１】(３) 第３工程次に、上記混合攪拌後の半溶融状態のマグネシウム合金
溶湯５中に強化材である酸化ケイ素粒子を添加注入し
て、さらに上記攪拌棒６により約１５分間攪拌する(図
３の)。なお、該強化材は、原料金属がペレット状の
ものである時は、上記第１工程の段階で予じめ混合して
おいても良い。

【００５２】(４) 第４工程次に、上記酸化ケイ素粒子を添加した半溶融合金溶湯を
更に上記ヒータ２の加熱温度を上げることにより上記第
１工程の加熱温度５９５℃よりも高い６２０℃まで加熱
して当該合金溶湯５を液相状態に溶融する(図３の)。

【００５３】(５) 第５工程次に、上記合金溶湯５を液相状態で強化材と合金母材が
分離しないように１〜２分間上記攪拌棒６により攪拌し
た後、再び加熱温度を５９５℃まで下げて半溶融状態に
戻す(図３の)。

【００５４】(６) 第６工程次に、上記半溶融状態に戻った段階で、上記攪拌棒６に
より２分間攪拌した後、室温(常温)状態まで冷却して凝
固させて最終的なマグネシウム合金製複合金属部材を得
る(図３の)。

【００５５】以上のようなプロセスにより製造された酸
化ケイ素強化マグネシウム合金部材では、上記第４工程
の液相状態から第５工程の半溶融状態に戻る過程で初晶
相が晶出するが、その際に強化材である酸化ケイ素粒子
Ｆを核として初晶相(半溶融状態で固相であった部分)が
結晶成長するので、最終的な成形体の組織において、例
えば図４に示すように当該初晶相(初相)Ａ内に強化材で
ある酸化ケイ素粒子Ｆが入り混んだ強度の高い組織にな
る。

【００５６】このような組織が得られると、結局初相部
自体も強化されるために、十分に成形体の機械的性質の
強化向上を図ることができる。

【００５７】このようにして得られた本実施例の最終成
形品と上記従来法による成形品(本実施例のように液相
状態まで加熱せず、単に半溶融状態で同時攪拌するも
の)の各組織状態を図６および図７の写真に示す。本実
施例のもの(図６)では、上述の図４に対応するように、
白く見える初相内に強化材ＳiＯ₂粒子(写真上、真黒く
見えるもの)が入り込んでいるのに対し、従来のもので
は、そのような状態が見られない。

【００５８】ところで上記図１の製造装置では、その構
成がシンプルで上記第６工程における室温状態までの冷
却速度が遅いため、上記製造された合金部材内部に凝固
収縮による鋳巣が生じ易い。そこで、上記実施例の第６
工程完了後のマグネシウム合金部材に後工程として押し
出し加工を加え上記鋳巣を除去した上で、引張強度等各
種の機械的性質を測定し、上記従来のものおよび酸化ケ
イ素未複合材と対比すると(次表２)のようになった。該
測定結果から見ると、特に硬度が向上しているとともに
引張強度、耐力も所定レベル向上しており、本実施例の
ものの機械的性質の向上が明らかである。

【００５９】

【表２】

【００６０】なお、以上の構成の第１、第３工程におけ
る各加熱温度は、言うまでもなく例えば図５の二元特性
に示すように、上記マグネシウム合金母材(ＡＺ８０)中
のアルミニウム(Ａl)含有量に対応して設定されてお
り、本実施例では同アルミニウムの含有量が重量比8.2
％なので、５９５℃で半溶融状態を呈し、６２０℃以上
になると、溶融状態(液相)となる。

【００６１】[Ｂ] 第２実施例次に図８〜図１０は、本願発明の第２実施例に係るマ
グネシウム複合金属部材の製造方法を示しており、該実
施例では例えば図９に示すような上記第１実施例と略同
様の製造方法を例えば図８に示すような従来周知のチク
ソモールディング法を採用した射出成形装置を使用して
実施するようにしたことを特徴とするものである。以
下、図８および図９を参照して、その構成と作用を説明
する。

【００６２】先ず、図８の射出成形装置は、上記マグネ
シウム合金母材原料をペレット状にして予じめ強化材
(ＳiＯ₂)粒子とともに混合して収納する原料収納部２０
を有し、該原料収納部２０内の強化材粒子が混入された
ペレット状原料をフィーダ部２１からアルゴンガス雰囲
気部２２を介して加熱溶融用のシリンダ２４のスクリュ
ー導入口部２５に供給するようになっている。

【００６３】そして、該スクリュー導入口部２５よりシ
リンダ２４内に導入された強化材およびペレット状のマ
グネシウム合金母材は、当該シリンダ内のスクリュー２
６によって第１〜第３の加熱ゾーン部２７Ａ,２７Ｂ,２
７Ｃに順次供給されて行って、先ず第１の加熱ゾーン部
２７Ａで上記第１実施例の第１工程と同様に第１ヒータ
Ｈ₁により、第１の温度５９５℃(図９のＴ₁以上)に加熱
して半溶融状態にし(図９の)、その後、同第１実施例
の第２工程同様に攪拌する(図９の)。次に該状態から
第２の加熱ゾーン部２７Ｂに進んで第２ヒータＨ₂によ
り上記第１実施例の第４工程と同様に第２の温度６２０
℃(図９のＴ₂以上)まで加熱され(図９の)、上記第１
実施例の第５工程と同様に固相率３５％の上記半溶融状
態から完全な液相状態に溶融される(図９の)。その
後、加熱温度を低下させた上で、さらに第３の加熱ゾー
ン部２７Ｃで第３ヒータＨ₃により再び上記第１実施例
の第５工程と同様の半溶融状態に維持する(図９の)。
そして、該図９の,,の各溶融状態で、上記第１実
施例の場合と同様の攪拌を上記スクリュー２６の回転に
よって実行する。

【００６４】このようにして、最終的にチクソトロピー
状態となったマグネシウム合金溶湯を高速射出機構２８
を使用して上記シリンダ後端のノズル部２９から金型３
０内に注入(図９の)し、その後冷却して成形する(図
９の)。

【００６５】このように、図８のようなチクソモールデ
ィング法による射出成形装置を使用しても上記第１実施
例と全く同様の製造方法を採用することができ、同様の
作用効果を上げることができ、例えば図１０に示すよう
に初相内に強化材が入り込んだ上記第１実施例の図４と
同様の強化組織をうることができる。

【００６６】[Ｃ] 第３実施例次に図１１は、上記第２実施例のチクソモールディング
法による射出成形法の一部を改良した本願発明の第３実
施例に係るマグネシウム複合金属部材の製造方法を示し
ている。

【００６７】該複合金属部材の製造方法では、例えば強
化材を複合化すべき金属母材として軽合金であるマグネ
シウム合金(前記第１実施例の表１の組成のもの)を選択
するとともに強化材として例えばセラミック系粒子であ
る酸化ケイ素(ＳiＯ₂)粒子を選択して複合金属部材を形
成するように構成されており、強化材である酸化ケイ素
粒子(ＳiＯ₂)と粉末状のマグネシウム合金とを予じめ混
合させた金属材を圧縮圧粉化した後溶融して押し出し成
形し、さらにそれを冷却固型化して原料ペレットを形成
し、該原料ペレットを上記図８の装置に供給し、一旦半
溶融状態に加熱溶解させて攪拌混合した後、さらに液相
状態に加熱溶融させて短時間攪拌混合し、その後再び半
溶融状態に戻して攪拌混合した後に成形型に注入して冷
却凝固させるようにしたことを特徴としている。

【００６８】すなわち、該実施例では、上記第２実施例
の射出成型装置の原料収納部２０に収納されるペレット
状の原料が、その前工程Ｎo１〜Ｎo５において次のよう
にして強化材を均一に混入させた形で形成される。

【００６９】(第１工程)先ず、上記第１実施例の(表１)
に示す組成のマグネシウム合金(ＡＺ８０)粉末体と酸化
ケイ素粒子(ＳiＯ₂粒子)とを圧縮成型容器１５Ａ内に入
れて均質に混合し混合体１６Ａを形成する。

【００７０】(第２工程)次に、該マグネシウム合金粉末
と酸化ケイ素粒子との混合体１６Ａを圧縮部材１７Ａに
より圧縮して小体積の圧粉状態とする。

【００７１】(第３工程)次に、該圧粉状態の混合体１６
Ａをシリンダ型の押出成形容器１５Ｂ内でヒータＨ,Ｈ
により加熱溶融し溶湯１６Ｂにした後、更にピストン１
７Ｂで圧縮することによりその底部側押し出し孔部より
円柱体状の成型体１８に成形して押し出す。

【００７２】(第４工程)以上のようにして円柱体状に押
し出し成形された成形体１８を取り出す。該成形体１８
の寸法は直径２〜５mmが適当である。

【００７３】(第５工程)上記成形体１８を所定の大きさ
に切断又は粉砕して原料ペレット１８a〜１８cに形成す
る。該原料ペレット１８a〜１８cは、マグネシウム合金
母材中に、強化材である酸化ケイ素粒子が均一に分散し
て形成されており、形状差も問題とならないので上記第
２実施例のチクソモールディング法による半溶融成形に
とって最適な原料形態となる。

【００７４】このようにすれば、上記第２実施例の製造
方法の作用効果をより有効に実現することができるよう
になる。

【００７５】なお、以上の各実施例では、その何れの場
合にあっても、例えば合金母材としてマグネシウム合金
を採用したが、これは温度管理により半溶融状態を呈し
得る金属部材ならばアルミ合金等各種のものの採用が可
能である。

【００７６】また、強化材としても、上記酸化ケイ素粒
子の他にも各種のセラミック系粒子、短繊維、ウィスカ
ーなどの採用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本願発明の第１実施例に係る複合金属
部材の製造方法の実施に使用される製造装置の断面図で
ある。

【図２】図２は、同装置の要部の拡大底面図である。

【図３】図３は、同装置を使用した複合金属部材の製造
工程を示すタイムチャートである。

【図４】図４は、同第１実施例で製造された複合金属部
材の要部の組織拡大図である。

【図５】図５は、同実施例において採用したマグネシウ
ム合金中のアルミニウム成分含有量に対応した溶融、半
溶融二元状態を加熱温度との関係で示す二元状態図であ
る。

【図６】図６は、同第１実施例で製造された複合金属部
材の組織拡大写真である。

【図７】図７は、従来の複合金属部材の製造方法によっ
て製造された複合金属部材の組織拡大写真である。

【図８】図８は、本願発明の第２実施例に係る複合金属
部材の製造方法において使用される製造装置の断面図で
ある。

【図９】図９は、同装置を使用した複合金属部材の製造
工程を示すタイムチャートである。

【図１０】図１０は、同第２実施例において製造された
複合金属部材の要部の組織拡大図である。

【図１１】図１１は、本願発明の第３実施例に係る複合
金属部材の製造方法の製造工程を示す工程図である。

【図１２】図１２は、従来の一般的な複合金属部材の製
造方法の第１の問題点を示す説明図である。

【図１３】図１３は、同一般的な従来法の第２の問題点
を示す説明図である。

【図１４】図１４は、従来の半溶融攪拌法によって製造
された複合金属部材の組織拡大図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２２Ｃ 1/09 Ａ (72)発明者坂手宣夫広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (72)発明者平原庄司広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強化材を混合させた金属材を半溶融状態
に加熱溶解させて攪拌混合した後、さらに液相状態に加
熱溶融させて攪拌混合し、その後再び半溶融状態に戻し
て攪拌混合した後に凝固させるようにした複合金属部材
の製造方法。
【請求項２】強化材を混合させた金属材を半溶融状態
に加熱溶解させて攪拌混合した後、さらに液相状態に加
熱溶融させて攪拌混合し、その後再び半溶融状態に戻し
て攪拌混合した後に所定の成型型に注入して凝固させ所
定形状の鋳造品を得るようにした複合金属部材の製造方
法。
【請求項３】強化材と金属粒子とを混合させて圧縮成
形した後に押出成形してペレット状にした金属材を、先
ず一旦半溶融状態に加熱溶解させて攪拌混合した後、さ
らに液相状態に加熱溶融させて攪拌混合し、その後再び
半溶融状態に戻して攪拌混合した後に凝固させるように
した複合金属部材の製造方法。
【請求項４】強化材と金属粒子とを混合させて圧縮成
形した後に押出成形してペレット状にした金属材を、先
ず一旦半溶融状態に加熱溶解させて攪拌混合した後、さ
らに液相状態に加熱溶融させて攪拌混合し、その後再び
半溶融状態に戻して攪拌混合した後に所定の成型型に注
入して凝固させ所定形状の鋳造品を得るようにした複合
金属部材の製造方法。
【請求項５】押出成形は、金属粒子の溶融状態におい
てなされるようになっていることを特徴とする請求項３
又は４記載の複合金属部材の製造方法。
【請求項６】金属材は、軽金属材であることを特徴と
する請求項１,２,３,４又は５記載の複合金属部材の製
造方法。
【請求項７】強化材は、セラミック系の短繊維である
ことを特徴とする請求項１,２,３,４,５又は６記載の複
合金属部材の製造方法。
【請求項８】強化材は、セラミック系粒子であること
を特徴とする請求項１,２,３,４,５又は６記載の複合金
属部材の製造方法。