JPH07278714A - Aluminum powder alloy and its production - Google Patents

Aluminum powder alloy and its production

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JPH07278714A
JPH07278714A JP6069644A JP6964494A JPH07278714A JP H07278714 A JPH07278714 A JP H07278714A JP 6069644 A JP6069644 A JP 6069644A JP 6964494 A JP6964494 A JP 6964494A JP H07278714 A JPH07278714 A JP H07278714A
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JP
Japan
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powder
less
alloy
weight
aluminum
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JP6069644A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuyoshi Kondo
勝義 近藤
由重 ▲高▼ノ
Yoshie Kouno
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To produce an Al powder allay in which rapidly solidified Al alloy powder is rigidly combined with each other by imparting heat history as small as possible and excellent rapid solidifying properties are maintained and to provide a method for producing the same. CONSTITUTION:This Al powder allay has a compsn. contg., by weight, 0.3 to 1.5% Mg and 0.3 to 1.5% Sn, in which the containing ratio (Mg/Sn) of wt.% of Mg to the wt.% of Sn is regulated to 0.8 to 1.25, and the balance substantial Al with inevitable impurities. Thus, the aluminum powder alloy excellent in hot forgeability can be obtd.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム粉末合金
およびその製造方法に関し、より特定的には、熱間鍛造
性に優れた耐熱性および耐摩耗性のアルミニウム粉末合
金およびその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum powder alloy and a method for producing the same, and more particularly to a heat resistant and wear resistant aluminum powder alloy having excellent hot forgeability and a method for producing the same. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】粉末
冶金法においては、急冷凝固法を用いることで、Si
(シリコン)、Fe(鉄)、Ni(ニッケル)などの遷
移系金属合金元素を多量に添加しても、微細かつ均一な
組織を有する分散強化型アルミニウム合金粉末を得るこ
とが可能である。特にこの場合、急冷凝固速度を大きく
することによって、粉末の組織がより微細になり、優れ
た特性が得られることが知られている。
2. Description of the Related Art In the powder metallurgy method, a rapid solidification method is used to obtain Si.
Even if a large amount of transition metal alloy elements such as (silicon), Fe (iron) and Ni (nickel) is added, it is possible to obtain a dispersion strengthened aluminum alloy powder having a fine and uniform structure. In particular, in this case, it is known that by increasing the rapid solidification rate, the structure of the powder becomes finer and excellent properties can be obtained.

【0003】急冷凝固Al(アルミニウム)粉末合金
は、この急冷凝固などにより得られた粉末を固化するこ
とにより作製される。ところが、この粉末表面には硬質
な酸化アルミニウム被膜が覆っており、粉末同士の結合
を阻害する。このため、粉末同士を強固に結合させるた
めには、この粉末表面の酸化アルミニウム被膜を破壊・
除去する必要がある。その方法としては、酸化被膜を
機械的に破壊して除去する方法、化学的に分断して除
去する方法が考えられる。
The rapidly solidified Al (aluminum) powder alloy is produced by solidifying the powder obtained by such rapid solidification. However, the surface of the powder is covered with a hard aluminum oxide film, which hinders the binding between the powders. Therefore, in order to firmly bond the powders to each other, the aluminum oxide film on the surface of the powder should be destroyed.
Need to be removed. As a method therefor, a method of mechanically destroying and removing the oxide film and a method of chemically dividing and removing the oxide film can be considered.

【0004】まずの機械的な破壊方法として、粉末を
加熱することで粉末が塑性変形できる程度にまで軟化さ
せた後、この粉末に塑性加工を与えて表面酸化被膜を破
壊し、粉末同士を結合させて固化する方法がある。この
固化方法には、熱間押出法と熱間鍛造法がある。
The first mechanical destruction method is to heat the powder to soften the powder to the extent that it can be plastically deformed, and then subject the powder to plastic working to destroy the surface oxide film and bond the powders together. There is a method of solidifying. This solidification method includes a hot extrusion method and a hot forging method.

【0005】熱間押出法においては、十分な塑性変形を
与えて酸化被膜を分断・破壊して強固な粉末同士の結合
を得るため、粉末成形体を十分に大きな押出比で押出加
工する必要がある。ここにいう押出比とは、押出材の断
面積に対する粉末成形体の断面積の比のことである。こ
のため、押出材の寸法を変えることなく押出比を大きく
しようとすると、粉末成形体の寸法が大きくならざるを
得ない。粉末成形体が大きくなると、その内部まで均一
に昇温することが困難となり、押出加工前の予備加熱時
間が長くならざるを得ない。ところが、このように高温
で長時間加熱すると急冷凝固法によって得られた微細な
組織が合金元素の拡散によって分解し、次第に粗大化し
てしまう。このため、急冷凝固による特性が劣下すると
いった問題があり、この熱間押出法によっては、必ずし
も優れた性能を有するAl粉末合金が実現されていなか
った。
In the hot extrusion method, it is necessary to extrude the powder compact at a sufficiently large extrusion ratio in order to give sufficient plastic deformation to divide / break the oxide film to obtain a strong bond between the powders. is there. The extrusion ratio here is the ratio of the cross-sectional area of the powder compact to the cross-sectional area of the extruded material. Therefore, if the extrusion ratio is increased without changing the dimensions of the extruded material, the dimensions of the powder compact must be increased. When the powder compact becomes large, it becomes difficult to uniformly raise the temperature inside the powder compact, and the preheating time before extrusion must be extended. However, when heated at such a high temperature for a long time, the fine structure obtained by the rapid solidification method is decomposed by the diffusion of alloying elements and gradually coarsened. For this reason, there is a problem that the characteristics due to rapid solidification deteriorate, and an Al powder alloy having excellent performance has not always been realized by this hot extrusion method.

【0006】一方、熱間鍛造法においては大きな塑性流
動を与えることなく、加熱・圧縮により粉末粒子を塑性
変形させて粉末同士を結合させる必要がある。このため
には、粉末粒子を十分に高い温度にまで加熱することが
必要であり、さもなければ粉末粒子が十分に結合しない
ため、粉末粒界で割れが生じ、十分に強固な固化ができ
ない。
On the other hand, in the hot forging method, it is necessary to plastically deform the powder particles by heating and compression to bond the powder particles together without giving a large plastic flow. For this purpose, it is necessary to heat the powder particles to a sufficiently high temperature, otherwise the powder particles do not bond sufficiently, so cracks occur at the powder grain boundaries, and sufficient solidification cannot be achieved.

【0007】このように熱間鍛造法による場合も、高温
で加熱する必要がある。よって、上述と同様、急冷凝固
によって得られた微細組織が合金元素の拡散によって分
解し、次第に粗大化して急冷凝固による特性が劣化する
といった問題が生じる。
Even in the case of the hot forging method, it is necessary to heat at a high temperature. Therefore, similar to the above, there arises a problem that the fine structure obtained by the rapid solidification is decomposed by the diffusion of the alloying element and gradually coarsened to deteriorate the properties due to the rapid solidification.

【0008】また、Al粉末合金部材の製造方法として
は、たとえば特開昭63−60265号公報で提案され
る技術もある。この技術では、粉末粒子表面に吸着して
いる水分の除去を目的として大気雰囲気中で粉末成形体
に熱処理が施される。ところが、この技術では、一旦除
去された水分が再度アルミニウムと反応して粉末表面に
強固な酸化アルミニウム被膜を生成して粉末同士の結合
を阻止することになる。また粉末表面に存在する酸化被
膜を十分に破壊して粉末同士を結合させるために粉末成
形体を加熱処理した後、予備的な熱間密閉型鍛造を経
て、合計2回の熱間鍛造が実施される。ゆえに、この技
術においては、製造工程において経済的な問題点もあ
る。
Further, as a method of manufacturing an Al powder alloy member, there is a technique proposed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-60265. In this technique, the powder compact is heat-treated in the air atmosphere for the purpose of removing the water adsorbed on the surface of the powder particle. However, in this technique, the water once removed reacts with aluminum again to form a strong aluminum oxide film on the powder surface, thereby preventing the powder particles from binding to each other. In addition, after heat treating the powder compact in order to sufficiently break the oxide film existing on the powder surface and bond the powders together, a total of two hot forgings are carried out through preliminary hot closed die forging. To be done. Therefore, this technique also has an economical problem in the manufacturing process.

【0009】一方、の化学的な分断方法に関しては、
この方法と類似的な考えに基づく発明として、たとえば
特開昭59−64158号公報の『AlまたはAl合金
焼結部材の接合方法』や特開昭59−110482号公
報および特開昭59−110483号公報の『Al系焼
結部材の接合法』が提案されている。
On the other hand, regarding the chemical dividing method,
As an invention based on an idea similar to this method, for example, "joining method of Al or Al alloy sintered member" in JP-A-59-64158, JP-A-59-110482 and JP-A-59-110483. The "joining method for Al-based sintered members" in Japanese Patent Publication has been proposed.

【0010】これらの公報に提案される技術は、Al合
金もしくはAl系焼結体を接合する際、接合部のAl合
金中にCu(銅)、Sn(錫)、Zn(亜鉛)、Mg
(マグネシウム)およびSiなどの元素を1〜50重量
%添加する技術である。つまり、この技術は、Cuなど
の添加物を接合部に介在させる、もしくは接合部にそれ
らの元素を粉末または圧粉体の状態で挿入させた後、加
熱(焼結)することで接合部に共晶あるいは一部液相を
発生させ、これに基づく相互拡散現象の進行によりAl
合金もしくはAl系焼結体を強固に接合する方法であ
る。
In the techniques proposed in these publications, when joining an Al alloy or an Al-based sintered body, Cu (copper), Sn (tin), Zn (zinc), Mg
This is a technique of adding 1 to 50% by weight of elements such as (magnesium) and Si. In other words, this technique involves adding additives such as Cu to the joint, or inserting those elements into the joint in the form of powder or green compact, and then heating (sintering) the joint. A eutectic or a part of liquid phase is generated, and due to the progress of mutual diffusion phenomenon based on this, Al
This is a method of firmly joining an alloy or an Al-based sintered body.

【0011】しかしながら、この方法においては加熱
(焼結)温度が約520〜630℃と比較的高温で、し
かも約30〜60分の長時間加熱が必要である。このた
め、急冷凝固組織を有するAl合金粉末を用いた場合、
微細な急冷凝固組織が粗大化してしまい、本来の優れた
急冷凝固組織の性能が低減もしくは消滅してしまう。ま
た、高温で長時間加熱および加圧が必要であることや、
含有する合金組成によっては接合部に接合層を介在させ
る必要があることなどから経済性においても問題があ
る。
However, in this method, the heating (sintering) temperature is relatively high at about 520 to 630 ° C., and it is necessary to perform heating for about 30 to 60 minutes for a long time. Therefore, when using an Al alloy powder having a rapidly solidified structure,
The fine rapidly solidified structure becomes coarse and the originally excellent performance of the rapidly solidified structure is reduced or disappears. Also, it requires heating and pressurization at high temperature for a long time,
Depending on the alloy composition to be contained, it is necessary to interpose a joining layer at the joining portion, and there is a problem in terms of economy.

【0012】それゆえ、本発明の目的は、急冷Al合金
粉末同士が強固に結合し、かつ優れた急冷凝固特性が維
持され得るAl粉末合金およびその製造方法を提供する
ことである。
[0012] Therefore, an object of the present invention is to provide an Al powder alloy in which rapidly quenched Al alloy powders are firmly bonded to each other and excellent rapid solidification characteristics are maintained, and a method for producing the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、種々の実
験および検討を行なった結果、Mgが0.3重量%以上
1.5重量%以下、Snが0.3重量%以上1.5重量
%以下で含有されており、かつSnの重量%に対するM
gの重量%の含有比率が0.8以上1.25以下である
Al粉末合金が、優れた強度および伸びを有することを
見い出した。
As a result of various experiments and studies, the present inventors have found that Mg is 0.3 wt% or more and 1.5 wt% or less, and Sn is 0.3 wt% or more. 5% by weight or less and M based on Sn% by weight
It has been found that an Al powder alloy having a weight% content of g of 0.8 or more and 1.25 or less has excellent strength and elongation.

【0014】それゆえ、本発明のAl粉末合金では、M
gが0.3重量%以上1.5重量%以下、Snが0.3
重量%以上1.5重量%以下で含有され、かつSnの重
量%に対するMgの重量%の含有比率が0.8以上1.
25以下であり、その残部が実質的にAlおよび不可避
な不純物である。
Therefore, in the Al powder alloy of the present invention, M
g is 0.3% by weight or more and 1.5% by weight or less, Sn is 0.3
The content ratio of Mg wt% to Sn wt% is 0.8 to 1.
It is 25 or less, and the balance is substantially Al and unavoidable impurities.

【0015】本発明の好ましい1の局面に従うAl粉末
合金では、Feが2.0重量%以上7.5重量%以下、
Niが2.0重量%以上7.5重量%以下で含有され、
かつNiの重量%に対するFeの重量%の含有比率が
0.8以上1.25以下である。
In the Al powder alloy according to a preferred aspect of the present invention, Fe is 2.0% by weight or more and 7.5% by weight or less,
Ni is contained in an amount of 2.0% by weight or more and 7.5% by weight or less,
Further, the content ratio of the weight% of Fe to the weight% of Ni is 0.8 or more and 1.25 or less.

【0016】本発明の好ましい他の局面に従うAl粉末
合金では、Alの一部は、Al9 FeNiからなる金属
間化合物としてAl粉末合金に含有されている。また、
Al 9 FeNiからなる金属間化合物は0.2μm以上
3.0μm以下の粒径を有し、かつAlマトリックス中
に均一に分散されている。
Al powder according to another preferred aspect of the present invention
In the alloy, part of Al is Al9 FeNi metal
It is contained in the Al powder alloy as an intermetallic compound. Also,
Al 9 FeNi intermetallic compound is 0.2 μm or more
Having a particle size of 3.0 μm or less and in an Al matrix
Are evenly dispersed in.

【0017】本発明の好ましいさらに他の局面に従うA
l粉末合金は、150℃以上200℃以下の温度におい
て40kgf/mm2 以上の引張強度を有する。
A according to yet another preferred aspect of the present invention A
The l powder alloy has a tensile strength of 40 kgf / mm 2 or more at a temperature of 150 ° C. or more and 200 ° C. or less.

【0018】本発明の好ましいさらに他の局面に従うA
l粉末合金では、Siが5重量%以上40重量%以下で
含有されている。
A according to yet another preferred aspect of the present invention
The 1 powder alloy contains Si in an amount of 5% by weight or more and 40% by weight or less.

【0019】本発明の好ましいさらに他の局面に従うA
l粉末合金では、Siの結晶粒は10μm以下の粒径を
有している。
A according to yet another preferred aspect of the present invention A
In the l powder alloy, the Si crystal grains have a grain size of 10 μm or less.

【0020】本発明の好ましいさらに他の局面に従うA
l粉末合金では、Cuが1.0重量%以上4.0重量%
以下、Mnが0.2重量%以上1.0重量%以下で含有
されている。
A according to yet another preferred aspect of the present invention
1 powder alloy contains Cu in an amount of 1.0% by weight or more and 4.0% by weight
Hereinafter, Mn is contained in an amount of 0.2% by weight or more and 1.0% by weight or less.

【0021】本発明者らは、種々の実験および検討を行
なった結果、急冷凝固Al合金粉末およびその粉末成形
体を400℃以上520℃以下の温度で10秒以上保持
して粉末表面の酸化被膜を化学的に分断するとともに機
械的に破断することで、Al合金粉末同士が強固に結合
し、かつ優れた急冷凝固特性が維持され得るAl粉末合
金が得られることを見い出した。
As a result of various experiments and investigations, the inventors of the present invention held the rapidly solidified Al alloy powder and its powder compact at a temperature of 400 ° C. or higher and 520 ° C. or lower for 10 seconds or longer to form an oxide film on the powder surface. It was found that the Al powder alloys can be firmly bonded to each other and the excellent rapid solidification characteristics can be maintained by chemically breaking and mechanically breaking the Al alloy powders.

【0022】それゆえ、本発明の1の局面に従うAl粉
末合金の製造方法は、以下の工程を備えている。
Therefore, the method for producing an Al powder alloy according to one aspect of the present invention includes the following steps.

【0023】まず、Mgが0.3重量%以上1.5重量
%以下、Snが0.3重量%以上1.5重量%以下で含
有され、かつSnの重量%に対するMgの重量%の含有
比率が0.8以上1.25以下であり、その残部が実質
的にAlおよび不可避な不純物よりなるAl合金粉末お
よびその粉末成形体の少なくともいずれかが準備され
る。そしてAl合金粉末およびその粉末成形体の少なく
ともいずれかが400℃以上520℃以下の温度で10
秒以上保持される。そしてAl合金粉末およびその粉末
成形体の少なくともいずれかが熱間成形固化される。
First, Mg is contained in an amount of 0.3% by weight or more and 1.5% by weight or less, Sn is contained in an amount of 0.3% by weight or more and 1.5% by weight or less, and the weight% of Mg is contained with respect to the weight% of Sn. At least one of an Al alloy powder having a ratio of 0.8 or more and 1.25 or less and the balance of Al and unavoidable impurities and a powder compact thereof are prepared. Then, at least one of the Al alloy powder and the powder compact thereof has a temperature of 400 ° C. or higher and 520 ° C. or lower.
Holds for more than a second. Then, at least one of the Al alloy powder and the powder compact thereof is hot compacted and solidified.

【0024】また本発明の他の局面に従うAl粉末合金
の製造方法は、以下の工程を備えている。
A method of manufacturing an Al powder alloy according to another aspect of the present invention includes the following steps.

【0025】まず、Mgが0.3重量%以上1.5重量
%以下、Snが0.3重量%以上1.5重量%以下で含
有され、かつSnの重量%に対するMgの重量%の含有
比率が0.8以上1.25以下であり、その残部が実質
的にAlおよび不可避な不純物よりなるAl合金粉末お
よびその粉末成形体の少なくともいずれかが準備され
る。そしてAl合金粉末およびその粉末成形体の少なく
ともいずれかが400℃以上520℃以下の温度に加熱
された金型内で熱間成形固化される。
First, Mg is contained in an amount of 0.3% by weight or more and 1.5% by weight or less, Sn is contained in an amount of 0.3% by weight or more and 1.5% by weight or less, and the weight% of Mg is contained with respect to the weight% of Sn. At least one of an Al alloy powder having a ratio of 0.8 or more and 1.25 or less and the balance of Al and unavoidable impurities and a powder compact thereof are prepared. Then, at least one of the Al alloy powder and the powder compact thereof is hot compacted and solidified in a mold heated to a temperature of 400 ° C. or higher and 520 ° C. or lower.

【0026】本発明の好ましい1の局面に従うAl粉末
合金の製造方法では、Al合金粉末は、Al合金溶湯を
急冷凝固噴霧法により102 ℃/秒以上104 ℃/秒以
下の冷却速度で冷却することにより準備される。
In the method for producing an Al powder alloy according to a preferred aspect of the present invention, the Al alloy powder is cooled at a cooling rate of 10 2 ° C / sec or more and 10 4 ° C / sec or less by a rapid solidification spray method. To be prepared.

【0027】本発明の好ましい他の局面に従うAl粉末
合金の製造方法では、粉末成形体は、Al合金粉末を常
温以上300℃以下の温度で成形することにより準備さ
れる。
In the method for producing an Al powder alloy according to another preferred aspect of the present invention, the powder compact is prepared by molding the Al alloy powder at a temperature of room temperature or higher and 300 ° C. or lower.

【0028】本発明の好ましいさらに他の局面に従うA
l粉末合金の製造方法では、Al合金粉末およびその粉
末成形体の少なくともいずれかを400℃以上520℃
以下の温度に昇温する速度は30℃/分以上である。
A according to yet another preferred aspect of the present invention
In the method for producing a powder alloy, at least one of the Al alloy powder and the powder compact thereof is 400 ° C. or higher and 520 ° C.
The rate of raising the temperature to the following is 30 ° C./min or more.

【0029】本発明の好ましいさらに他の局面に従うA
l粉末合金の製造方法では、固化体は、真密度比97%
以上となるように熱間成形固化される。
A according to yet another preferred aspect of the present invention.
In the method for producing a powder alloy, the solidified body has a true density ratio of 97%.
It is hot-molded and solidified as described above.

【0030】本発明の好ましいさらに他の局面に従うA
l粉末合金の製造方法では、Al合金粉末は、Feを
2.0重量%以上7.5重量%以下、Niを2.0重量
%以上7.5重量%以下で含有し、かつNiの重量%に
対するFeの重量%の含有比率が0.8以上1.25以
下となるように準備される。
A according to yet another preferred aspect of the present invention
In the method for producing a powder alloy, the Al alloy powder contains Fe in an amount of 2.0 wt% or more and 7.5 wt% or less, Ni in an amount of 2.0 wt% or more and 7.5 wt% or less, and the weight of Ni. It is prepared so that the content ratio of Fe weight% with respect to 100% is 0.8 or more and 1.25 or less.

【0031】本発明の好ましいさらに他の局面に従うA
l粉末合金の製造方法ではAl合金粉末は、Siを5重
量%以上40重量%以下でさらに含有するように準備さ
れる。
A according to yet another preferred aspect of the present invention
In the method for producing a powder alloy, the Al alloy powder is prepared so as to further contain Si in an amount of 5% by weight or more and 40% by weight or less.

【0032】本発明の好ましいさらに他の局面に従うA
l粉末合金の製造方法では、Al合金粉末は、Cuを
1.0重量%以上4.0重量%以下、Mnを0.2重量
%以上1.0重量%以下でさらに含有するように準備さ
れる。
A according to yet another preferred aspect of the present invention A
In the method for producing a powder alloy, the Al alloy powder is prepared so as to further contain Cu in an amount of 1.0 wt% or more and 4.0 wt% or less and Mn in an amount of 0.2 wt% or more and 1.0 wt% or less. It

【0033】[0033]

【作用】本発明のAl粉末合金では、合金の各成分およ
びその含有量について限定されている。以下、この合金
の各成分の作用とその含有量について説明する。
In the Al powder alloy of the present invention, each component of the alloy and its content are limited. The action of each component of this alloy and its content will be described below.

【0034】[SnおよびMgの含有量]Sn:Alと
共晶反応を有しないために急冷凝固法により形成された
粉末内で、SnはAlマトリックス中にAlと合金化せ
ずに単独で均一に分散する。この粉末を加熱することで
Snは液相を発生して粉末内部から粉末表面へ流出す
る。その結果、粉末表面の酸化被膜が内部から分断・破
壊され得る。
[Contents of Sn and Mg] In the powder formed by the rapid solidification method because it has no eutectic reaction with Sn: Al, Sn is not alloyed with Al in the Al matrix and is uniform. Disperse into. By heating this powder, Sn generates a liquid phase and flows out from the inside of the powder to the surface of the powder. As a result, the oxide film on the surface of the powder can be divided and broken from the inside.

【0035】Mg:加熱により、MgはAlマトリック
ス中を容易に拡散する。このため、上述のようにSnの
液相流出により酸化被膜が破壊されると隣接する粉末間
(粉末粒界)でMgが相互拡散する。これにより、強固
な粉末同士の結合力を得ることが可能となる。
Mg: Upon heating, Mg easily diffuses in the Al matrix. For this reason, when the oxide film is destroyed by the liquid phase out of Sn as described above, Mg mutually diffuses between the adjacent powders (powder grain boundaries). This makes it possible to obtain a strong binding force between the powders.

【0036】したがって、SnとMgとの両者が適正量
でAl粉末中に共存することで、初めてSnによる酸化
被膜分断・破壊効果とMgによる相互拡散効果とが得ら
れ、急冷凝固Al合金粉末同士の強固な結合を実現させ
ることができる。
Therefore, when both Sn and Mg coexist in the Al powder in proper amounts, the oxide film dividing / destroying effect by Sn and the mutual diffusion effect by Mg can be obtained for the first time, and the rapidly solidified Al alloy powders It is possible to realize a strong bond of.

【0037】Mg、Snのどちらか一方または両方の添
加量が0.3重量%未満である場合、もしくはそれらの
含有比率(Mg/Sn)が0.8未満または1.25を
越える場合には、上述したような酸化被膜の分断・破壊
効果と相互拡散による粉末間の接合力を向上させるとい
う効果とを得ることができない。Snの添加量が1.5
重量%を越える場合、粉末表面に流出したSnの液相が
常温にて凝固すると、粗大な介在物として存在するため
にかえって粉末間の結合性が損なわれてしまう。そのた
め、十分な強度を有するAl粉末合金が得られない。ま
た、Mgに関しては、1.5重量%を越えて添加して
も、上述の効果は向上しない。
When the addition amount of either or both of Mg and Sn is less than 0.3% by weight, or when the content ratio (Mg / Sn) is less than 0.8 or exceeds 1.25, However, it is not possible to obtain the effect of dividing and breaking the oxide film as described above and the effect of improving the bonding force between the powders due to mutual diffusion. Addition amount of Sn is 1.5
If the content exceeds 10% by weight, when the liquid phase of Sn flowing out to the powder surface is solidified at room temperature, it exists as coarse inclusions, and the bondability between the powders is rather deteriorated. Therefore, an Al powder alloy having sufficient strength cannot be obtained. Further, with respect to Mg, even if added in an amount of more than 1.5% by weight, the above effect is not improved.

【0038】それゆえ、Mgは0.3重量%以上1.5
重量%以下、Snは0.3重量%以上1.5重量%以下
で含有され、かつSnの重量%に対するMgの重量%の
含有比率(Mg/Sn)が0.8以上1.25以下でな
ければならない。
Therefore, Mg is 0.3% by weight or more and 1.5
The content of Sn is 0.3 wt% or more and 1.5 wt% or less, and the content ratio of Mg wt% to Sn wt% (Mg / Sn) is 0.8 or more and 1.25 or less. There must be.

【0039】[FeおよびNiの含有量]FeとNiと
を適正量添加したAl合金粉末を急冷凝固噴霧法により
作製した場合、粒径0.2μm以上3.0μm以下の微
細なAl9 FeNiからなる球状の金属間化合物がAl
マトリックス中に均一に分散する。その結果、熱間鍛造
により固化されたAl粉末合金は150℃以上200℃
以下の温度範囲において40kgf/mm2 以上の引張
強度を有する。
[Contents of Fe and Ni] When an Al alloy powder to which Fe and Ni are added in appropriate amounts is prepared by a rapid solidification spraying method, fine Al 9 FeNi having a particle size of 0.2 μm or more and 3.0 μm or less is used. Spherical intermetallic compound consisting of Al
Disperse evenly in the matrix. As a result, the Al powder alloy solidified by hot forging is 150 ° C or higher and 200 ° C or higher.
It has a tensile strength of 40 kgf / mm 2 or more in the following temperature range.

【0040】Fe、Niのどちらか一方または両方の添
加量が2.0重量%未満である場合、もしくはそれらの
含有比率(Fe/Ni)が0.8未満または1.25を
越える場合には、上記のような微細なAl9 FeNiの
金属間化合物が生成されない。このために、上述したよ
うな優れた耐熱強度を得ることが困難となる。また、F
e、Niのどちらか一方または両方が7.5重量%を越
えて添加されても、耐熱性に関する効果は向上せず、か
えってAlマトリックス中に分散する金属間化合物が粗
大化もしくは針状化する。このために、固化したAl粉
末合金の靱性・延性が低下するといった問題が生じてし
まう。
When one or both of Fe and Ni are added in an amount of less than 2.0% by weight, or when their content ratio (Fe / Ni) is less than 0.8 or exceeds 1.25, However, the fine Al 9 FeNi intermetallic compound as described above is not generated. For this reason, it becomes difficult to obtain the above excellent heat resistance. Also, F
Even if one or both of e and Ni are added in an amount of more than 7.5% by weight, the effect on heat resistance is not improved, and the intermetallic compound dispersed in the Al matrix is rather coarsened or acicular. . For this reason, there arises a problem that the toughness and ductility of the solidified Al powder alloy are reduced.

【0041】したがって、Feは2.0重量%以上7.
5重量%以下、Niは2.0重量%以上7.5重量%以
下で含有され、かつNiの重量%に対するFeの重量%
の含有比率(Fe/Ni)が0.8以上1.25以下で
あることが望ましい。
Therefore, Fe is 2.0% by weight or more and 7.
5 wt% or less, Ni is contained in an amount of 2.0 wt% or more and 7.5 wt% or less, and Fe wt% relative to Ni wt%
The content ratio (Fe / Ni) of is preferably 0.8 or more and 1.25 or less.

【0042】[Siの含有量]Siを適正量添加したA
l合金粉末においてはそのAlマトリックス中にSiの
結晶粒が均一に分散する。このSiの結晶粒は硬質であ
るため、Al粉末合金の優れた耐摩耗性および耐焼付性
を確保する。しかもこのSiの結晶粒の粒径が10μm
以下と微細な場合には、このSiの結晶粒を含むAl粉
末合金の強度・靱性は劣化しない。
[Si content] A containing an appropriate amount of Si
In the l alloy powder, Si crystal grains are uniformly dispersed in the Al matrix. Since the Si crystal grains are hard, the Al powder alloy has excellent wear resistance and seizure resistance. Moreover, the grain size of this Si crystal grain is 10 μm.
In the case of the following fineness, the strength and toughness of the Al powder alloy containing Si crystal grains do not deteriorate.

【0043】Siの結晶粒の粒径が10μmよりも大き
いと、このSiの結晶粒を含むAl粉末合金に大きな負
荷が作用した場合、このSiの結晶粒が破壊の起点とな
り、Al粉末合金の強度や靱性の低下を招く。Siの含
有量が5重量%未満である場合には、上述したような優
れた耐摩耗性・耐焼付性を確保することが困難である。
またSiを40重量%を越えて添加させても、耐摩耗性
のさらなる向上効果は認められず、かえってAl粉末合
金の強度・靱性が低下してしまう。
When the grain size of Si crystal grains is larger than 10 μm, when a large load is applied to the Al powder alloy containing the Si crystal grains, the Si crystal grains become a starting point of fracture and the Al powder alloy It causes deterioration of strength and toughness. When the Si content is less than 5% by weight, it is difficult to secure the excellent wear resistance and seizure resistance as described above.
Further, even if Si is added in an amount of more than 40% by weight, the effect of further improving the wear resistance is not recognized, and the strength and toughness of the Al powder alloy are rather deteriorated.

【0044】したがって、Siは5重量%以上40重量
%以下で含有され、またそのSiの結晶粒が10μm以
下の粒径を有していることが望ましい。
Therefore, it is desirable that Si is contained in an amount of 5% by weight or more and 40% by weight or less, and that the crystal grains of Si have a grain size of 10 μm or less.

【0045】Al粉末合金の耐摩耗性を向上させる観点
からは、上記のSiの他にAl2 3 、SiC、AlN
などのセラミックスを急冷凝固法によりAlマトリック
ス中に均一に分散させた粉末を使用する方法も有効であ
る。その際の添加量としては、Siと同様の理由により
5重量%以上40重量%以下が適正である。
Viewpoint of improving wear resistance of Al powder alloy
In addition to the above Si, Al2 O 3 , SiC, AlN
Al ceramics by rapid solidification method
It is also effective to use a powder that is uniformly dispersed in the powder.
It The amount of addition at that time is the same as that for Si.
The appropriate amount is 5% by weight or more and 40% by weight or less.

【0046】[CuおよびMnの含有量]CuおよびM
nは固溶強化によりAl粉末合金の強度・硬度などの機
械的特性を向上させるとともに、Al粉末合金のAlマ
トリックス中に析出して上述のAl9 FeNiの金属間
化合物の粗大化を抑制する作用を有している。
[Contents of Cu and Mn] Cu and M
n enhances mechanical properties such as strength and hardness of the Al powder alloy by solid solution strengthening, and precipitates in the Al matrix of the Al powder alloy to suppress coarsening of the intermetallic compound of Al 9 FeNi described above. have.

【0047】Cuの添加量が1重量%未満の場合、機械
的特性の向上および金属間化合物の粗大化を抑制すると
いう上述の効果が不十分となる。またCuを5重量%を
越えて添加しても、その効果は向上しない上、耐食性が
低下してしまう。Mnの添加量が0.2重量%未満の場
合、その効果は不十分である。またMnを1.0重量%
を越えて添加しても、その効果は向上しない上、粗大な
晶出物が生じるため、逆にAl粉末合金の強度・靱性が
低下してしまう。
When the added amount of Cu is less than 1% by weight, the above-mentioned effects of improving mechanical properties and suppressing coarsening of intermetallic compounds are insufficient. Even if Cu is added in an amount of more than 5% by weight, the effect is not improved and the corrosion resistance is reduced. If the addition amount of Mn is less than 0.2% by weight, the effect is insufficient. In addition, Mn is 1.0% by weight
If it is added in excess, the effect will not be improved, and coarse crystallized substances will be produced, which will conversely reduce the strength and toughness of the Al powder alloy.

【0048】したがって、Cuは1.0重量%以上4.
0重量%以下、Mnは0.2重量%以上1.0重量%以
下で含有されることが望ましい。
Therefore, Cu is 1.0% by weight or more and 4.
It is desirable that the content of Mn is 0% by weight or less and the content of Mn is 0.2% by weight or more and 1.0% by weight or less.

【0049】次に、本発明のAl粉末合金の製造方法で
は、製造条件が限定されている。以下、これらの製造条
件の限定の意味について説明する。
Next, in the method for producing an Al powder alloy of the present invention, the production conditions are limited. The meaning of the limitation of these manufacturing conditions will be described below.

【0050】[原料粉末]本発明のAl粉末合金の製造
方法では、所定の成分組成を有するAl合金粉末のみを
成形・固化することによりAl粉末合金が得られる。こ
のため、原料となるAl合金粉末とAl粉末合金とは同
一の成分組成を有する。
[Raw Material Powder] In the method for producing an Al powder alloy of the present invention, an Al powder alloy is obtained by molding and solidifying only an Al alloy powder having a predetermined component composition. Therefore, the Al alloy powder as the raw material and the Al powder alloy have the same composition.

【0051】所定の成分からなるAl粉末合金(P/M
(Powder Metal)合金)と同一の組成を有するI/M
(Ingot Metal :溶製材)合金においては急冷凝固の効
果がない。またこのI/M合金では、SnやMgをAl
マトリックス中へ均一に分散させることや、金属間化合
物(Al9 FeNi)もしくはSiをAlマトリックス
中に微細かつ均一に析出させることができない。このた
め、I/M合金では、上記の特性を確保することが困難
である。したがって、本発明のAl粉末合金の製造方法
においては、急冷凝固されたAl合金粉末が原料とされ
る。
Al powder alloy (P / M
I / M with the same composition as (Powder Metal) alloy
(Ingot Metal: Ingot Metal) Alloy has no effect of rapid solidification. In addition, in this I / M alloy, Sn and Mg are Al
It is not possible to disperse it uniformly in the matrix or to precipitate the intermetallic compound (Al 9 FeNi) or Si finely and uniformly in the Al matrix. Therefore, it is difficult for the I / M alloy to secure the above characteristics. Therefore, in the method for producing an Al powder alloy of the present invention, the rapidly solidified Al alloy powder is used as the raw material.

【0052】なお、急冷凝固させる手法としてたとえば
急冷凝固噴霧法がある。この急冷凝固噴霧法における粉
末の冷却速度(急冷度)が、102 ℃/秒よりも小さい
場合には、Alマトリックス中に分散する金属間化合物
(Al9 FeNi)およびSiの結晶粒が粗大化する。
このため、これにより得られるAl粉末合金の強度・靱
性などが低下してしまう。また粉末の冷却速度を104
℃/秒よりも大きくしても、これにより得られるAl粉
末合金の強度・靱性などのさらなる顕著な向上は認めら
れず、その上粉末のコストが高くなるために経済性にお
いて問題が生じる。
As a method of rapidly solidifying, there is, for example, a rapidly solidifying spray method. If the cooling rate (quenching rate) of the powder in this rapid solidification spraying method is smaller than 10 2 ° C / sec, the crystal grains of the intermetallic compound (Al 9 FeNi) and Si dispersed in the Al matrix become coarse. To do.
For this reason, the strength and toughness of the Al powder alloy obtained by this will fall. Also, the cooling rate of the powder is 10 4
Even if it is higher than ° C / sec, no further remarkable improvement in strength and toughness of the Al powder alloy obtained by this is recognized, and the cost of the powder increases, which causes a problem in economic efficiency.

【0053】したがって、急冷凝固噴霧法における粉末
の冷却速度は、102 ℃/秒以上104 ℃/秒以下であ
ることが望ましい。
Therefore, it is desirable that the cooling rate of the powder in the rapid solidification spraying method is 10 2 ° C / sec or more and 10 4 ° C / sec or less.

【0054】上記の成分組成を有する急冷凝固Al合金
粉末を用いて熱間鍛造法や熱間コイニング法により粉末
固化体を製造する場合、FeやNiなどの遷移元素のA
lマトリックスに対する拡散係数が小さいこと、大気中
で加熱すると粉末表面に酸化被膜が再生成すること、さ
らに長時間加熱保持により金属間化合物が粗大化して靱
性が低下することなどから、以下に示す製造条件が適正
である。
When a powder solidified body is manufactured by the hot forging method or the hot coining method using the rapidly solidified Al alloy powder having the above-mentioned composition, the transition element A such as Fe or Ni is used.
Since the diffusion coefficient for the l-matrix is small, an oxide film is regenerated on the powder surface when heated in the air, and the intermetallic compound becomes coarse and the toughness deteriorates due to holding for a long time, the production shown below. The conditions are correct.

【0055】[酸化被膜の破壊]本発明のAl粉末合金
の製造方法は、Al合金粉末表面の酸化被膜を機械的か
つ化学的に破壊することにより、急冷凝固の特性を維持
し、かつ粉末同士が強固に接合されたAl粉末合金を得
る方法である。この製造方法には、2つの態様がある。
[Fracture of oxide film] In the method for producing an Al powder alloy of the present invention, the oxide film on the surface of the Al alloy powder is mechanically and chemically destroyed to maintain the characteristics of rapid solidification, and the powder particles are kept together. Is a method of obtaining an Al powder alloy in which is strongly bonded. This manufacturing method has two modes.

【0056】製法I:酸化被膜の機械的破壊と化学的破
壊とを別工程で行なう。 製法II:酸化被膜の機械的破壊と化学的破壊とを同工
程で行なう。
Manufacturing method I: Mechanical destruction and chemical destruction of the oxide film are performed in separate steps. Manufacturing method II: Mechanical destruction and chemical destruction of the oxide film are performed in the same step.

【0057】製法Iについて 上記の成分組成を有するAl合金粉末およびその粉末成
形体の少なくともいずれかが400℃以上520℃以下
の温度範囲にまで急速に昇温され、その温度にて10秒
以上保持される。この後、そのAl合金粉末およびその
粉末成形体の少なくともいずれかを熱間成形固化して固
化体が得られる。
Manufacturing Method I At least one of the Al alloy powder and the powder compact having the above component composition is rapidly heated to a temperature range of 400 ° C. or higher and 520 ° C. or lower and kept at that temperature for 10 seconds or longer. To be done. Then, at least one of the Al alloy powder and the powder compact is hot compacted and solidified to obtain a solidified body.

【0058】まず、所定温度範囲への昇温と加熱保持と
によって、急冷凝固時における微細なSiの結晶粒や金
属間化合物などの粗大化が抑制され、かつ粉末中に分散
するSnの液相生成およびMgの相互拡散の効果が発現
する。よって、急冷凝固の特性が維持されたまま、粉末
表面の酸化被膜が化学的に分断・破壊され、しかも粉末
が塑性変形しやすい状態になる。それゆえ、熱間成形固
化時にAl合金粉末などをそれほど高い温度に加熱しな
くとも、熱間成形固化により容易に機械的に表面酸化被
膜が破壊されて十分強固な粉末結合を得ることができ
る。したがって、急冷凝固により得られた微細組織を損
なうことのないような熱履歴(加熱温度・時間)の下で
粉末同士を強固に結合することができる。
First, by raising the temperature to a predetermined temperature range and maintaining it under heating, coarsening of fine Si crystal grains and intermetallic compounds during quench solidification is suppressed, and the liquid phase of Sn dispersed in the powder is suppressed. The effect of generation and interdiffusion of Mg appears. Therefore, while maintaining the characteristics of rapid solidification, the oxide film on the powder surface is chemically divided and destroyed, and the powder is easily plastically deformed. Therefore, even if the Al alloy powder or the like is not heated to such a high temperature during the hot compaction and solidification, the surface oxide film can be easily mechanically destroyed by the hot compaction and solidification to obtain a sufficiently strong powder bond. Therefore, the powders can be firmly bonded to each other under a thermal history (heating temperature / time) that does not impair the fine structure obtained by rapid solidification.

【0059】また塑性変形しやすい状態になるため、こ
の熱間成形固化をたとえば閉塞金型を用いて熱間鍛造法
により行なった場合には、これにより得られる固化体は
相対密度97%以上に緻密化される。その結果、十分な
強度・靱性を有する良好なAl粉末合金を製造すること
が可能となる。
Further, since it is likely to be plastically deformed, when this hot forming and solidification is carried out by a hot forging method using, for example, a closed die, the solidified body obtained by this has a relative density of 97% or more. Densified. As a result, it becomes possible to manufacture a good Al powder alloy having sufficient strength and toughness.

【0060】加熱温度範囲に関して、加熱温度が520
℃を越えると、Al合金粉末およびその粉末成形体内の
微細なSiの結晶粒や金属間化合物が粗大化してしま
う。また加熱温度が400℃未満の場合には、Al合金
粉末のAlマトリックス中に分散しているSnの液相生
成およびMgの拡散現象が抑制される。このため、Al
合金粉末表面の酸化被膜が十分に分断・破壊されず、粉
末同士の強固な結合が得られないため、Al粉末合金の
強度が低下する。
Regarding the heating temperature range, the heating temperature is 520
If the temperature exceeds ℃, fine Si crystal grains and intermetallic compounds in the Al alloy powder and the powder compact become coarse. When the heating temperature is lower than 400 ° C., the liquid phase formation of Sn dispersed in the Al matrix of the Al alloy powder and the diffusion phenomenon of Mg are suppressed. Therefore, Al
Since the oxide film on the surface of the alloy powder is not sufficiently divided / broken, and a strong bond between the powders cannot be obtained, the strength of the Al powder alloy is reduced.

【0061】加熱保持時間に関して、400℃以上52
0℃以下の温度範囲にて10秒未満の加熱保持では、A
l合金粉末のAlマトリックス中に分散しているSnの
液相生成およびMgの拡散現象が抑制される。このた
め、Al合金粉末表面の酸化被膜が十分に分断・破壊さ
れず、粉末同士の強固な結合が得られないため、Al粉
末合金の強度が低下する。
Regarding the heating and holding time, 400 ° C. or higher 52
If the temperature is kept at 0 ° C or lower for less than 10 seconds, A
The liquid phase generation of Sn dispersed in the Al matrix of the 1-alloy powder and the diffusion phenomenon of Mg are suppressed. For this reason, the oxide film on the surface of the Al alloy powder is not sufficiently divided and broken, and a strong bond between the powders cannot be obtained, so that the strength of the Al powder alloy decreases.

【0062】ただし、上記温度範囲では長時間加熱を施
しても、Siの結晶粒や金属間化合物の顕著な粗大化は
生じない。しかし、経済性の問題があることから、加熱
保持時間は、1hr.以下程度であることが好ましい。
However, in the above temperature range, even if the heating is performed for a long time, the crystal grains of Si and the intermetallic compound are not significantly coarsened. However, the heating and holding time is 1 hr. It is preferably about the following.

【0063】加熱時に上記の温度範囲に昇温する速度
は、30℃/分以上であることが望ましい。このような
昇温条件では、粉末同士の結合を阻害するような顕著な
粉末表面の酸化被膜の再生成は生じない。
The rate of raising the temperature to the above temperature range during heating is preferably 30 ° C./minute or more. Under such a temperature rising condition, no remarkable regeneration of the oxide film on the powder surface that would hinder the binding between the powder particles occurs.

【0064】また、30℃/分未満の昇温速度で加熱す
る場合には、Al合金粉末の酸化抑制の観点から、その
加熱雰囲気は窒素(N)もしくはアルゴン(Ar)など
の不活性ガス雰囲気であることが望ましい。
When heating at a temperature rising rate of less than 30 ° C./minute, the heating atmosphere is an inert gas atmosphere such as nitrogen (N) or argon (Ar) from the viewpoint of suppressing the oxidation of the Al alloy powder. Is desirable.

【0065】なお、粉末が硬質である場合には、型押し
・成形の際、粉末成形体に亀裂が発生、もしくは部分的
に粉末が欠落するなどの問題が生じる。このような場合
には、Al合金粉末を300℃以下の温度にて焼き鈍し
加熱し、軟化した後に型押し・成形することが好まし
い。この場合、300℃を越えて加熱すると、Al合金
粉末表面が著しく酸化し、酸化被膜が再生成してしま
う。このため、かえって粉末同士の結合性が低下し、十
分な強度を有するAl粉末合金を製造することができな
くなる。
If the powder is hard, problems such as cracks in the powder compact or partial lack of powder occur during embossing and molding. In such a case, it is preferable that the Al alloy powder is annealed and heated at a temperature of 300 ° C. or lower to be softened, and then embossed and molded. In this case, if the temperature exceeds 300 ° C., the surface of the Al alloy powder is remarkably oxidized and an oxide film is regenerated. For this reason, the binding property between the powders is rather deteriorated, and it becomes impossible to manufacture an Al powder alloy having sufficient strength.

【0066】製法IIについて 製法IIは製法Iよりもさらに経済性に優れていること
を特徴とする。つまり、所定の組成を有する急冷凝固A
l合金粉末およびその粉末成形体の少なくともいずれか
が400℃以上520℃以下の温度範囲に加熱された金
型内に直接充填された後、直ちに加圧圧縮により熱間成
形固化される。このAl合金粉末およびその粉末成形体
の少なくともいずれかの熱間成形固化時に表面酸化被膜
の機械的破壊および化学的破壊を進行させることによ
り、熱間成形固化前の昇温加熱・加熱保持工程を省略す
ることができる。
Manufacturing Method II Manufacturing method II is characterized by being more economical than manufacturing method I. That is, the rapid solidification A having a predetermined composition
At least one of the 1-alloy powder and the powder compact thereof is directly filled in a mold heated to a temperature range of 400 ° C. or higher and 520 ° C. or lower, and then immediately hot pressed and solidified by pressure compression. By promoting mechanical destruction and chemical destruction of the surface oxide film during hot compaction and solidification of at least one of the Al alloy powder and the powder compact, the heating / heating / heating step before hot compaction and solidification can be performed. It can be omitted.

【0067】なお、加熱された金型に粉末などを充填
し、加圧圧縮するまでに金型からの熱伝導により粉末な
どは十分に所定の温度域にまで加熱される。このため、
上述したようなSnの液相生成およびMgの相互拡散の
効果が発現し、粉末表面の酸化被膜が化学的に分断・破
壊され、粉末が塑性変形しやすい状態になる。この状態
で、金型内で加圧圧縮により粉末に塑性変形が与えられ
るため、少ない熱量で粉末表面の酸化被膜は機械的にも
破壊されることになる。
The powder and the like are sufficiently heated to a predetermined temperature range by the heat conduction from the mold until the heated mold is filled with the powder and pressed and compressed. For this reason,
The effects of the liquid phase generation of Sn and the interdiffusion of Mg as described above are exhibited, the oxide film on the powder surface is chemically divided and destroyed, and the powder is easily plastically deformed. In this state, the powder is plastically deformed by pressure and compression in the mold, so that the oxide film on the powder surface is mechanically destroyed by a small amount of heat.

【0068】その結果、閉塞金型内での加圧圧縮により
粉末固化体が真密度比97%以上に緻密化され、十分な
強度・靱性を有する良好なAl粉末合金を製造すること
が可能となる。
As a result, the powder solidified body is densified to a true density ratio of 97% or more by pressure compression in the closed mold, and it is possible to produce a good Al powder alloy having sufficient strength and toughness. Become.

【0069】なお、粉末固化体は真密度比97%未満の
状態では固化体内に存在する空孔が破壊の起点となり合
金の強度低下を誘発する。したがって、固化体が真密度
比97%以上に緻密となるように熱間成形固化を行なう
ことが望ましい。
In the powder solidified body, when the true density ratio is less than 97%, the voids existing in the solidified body become the starting points of fracture and induce the reduction of the strength of the alloy. Therefore, it is desirable to perform hot compaction and solidification so that the solidified body becomes dense with a true density ratio of 97% or more.

【0070】さらに、本合金系では溶体化時効硬化型マ
トリックスを用いることが可能である。このため150
℃以下の温度域でのAl粉末合金の強度・硬度を向上さ
せるために、必要に応じてT4熱処理もしくはT6熱処
理を実施することが有効である。
Furthermore, in the present alloy system, it is possible to use a solution age hardening matrix. For this reason 150
In order to improve the strength and hardness of the Al powder alloy in the temperature range of ℃ or less, it is effective to carry out T4 heat treatment or T6 heat treatment as necessary.

【0071】[0071]

【実施例】実施例1 図1は、本発明の実施例1におけるAl粉末合金の製造
方法を示すブロック図である。
EXAMPLE 1 FIG. 1 is a block diagram showing a method for producing an Al powder alloy in Example 1 of the present invention.

【0072】図1を参照して、まず表1に示す合金組成
を有する急冷凝固Al合金粉末(平均粒径80μm)を
準備した(ステップ11)。この急冷凝固アルミニウム
合金粉末を常温にて45×10×10mmに型押し成形
(面圧:4t/cm2 )し、成形体とした(ステップ1
2)。この成形体を高周波加熱炉にて大気中で500℃
まで昇温加熱(昇温速度100℃/分)し、その温度
(500℃)にて30秒間保持した(ステップ13)。
その後、直ちに成形体を閉塞金型内(金型温度280
℃)に挿入し、加圧圧縮(面圧:7t/cm2 )により
46×11×6mmの形状(真密度比100%)に熱間
固化した(ステップ14)。
Referring to FIG. 1, first, rapidly solidified Al alloy powder (average particle size 80 μm) having the alloy composition shown in Table 1 was prepared (step 11). This rapidly solidified aluminum alloy powder was press-molded at room temperature to 45 × 10 × 10 mm (surface pressure: 4 t / cm 2 ) to obtain a compact (step 1
2). This molded body is heated to 500 ° C in the atmosphere in a high frequency heating furnace
The temperature was raised to 100 ° C./minute (heating rate 100 ° C./min), and the temperature (500 ° C.) was maintained for 30 seconds (step 13).
Immediately thereafter, the molded body was closed in the mold (mold temperature 280
C.), and hot solidified into a shape of 46 × 11 × 6 mm (true density ratio 100%) by pressure compression (surface pressure: 7 t / cm 2 ) (step 14).

【0073】このようにして作製したAl粉末合金の常
温における引張強度(UTS)および破断伸びを測定し
た。その測定結果を同表1に示す。
Tensile strength (UTS) and elongation at break of the Al powder alloy thus produced were measured. The measurement results are shown in Table 1.

【0074】[0074]

【表1】 [Table 1]

【0075】本発明材No.1〜6は適正量のSnおよ
びMgを含有する急冷凝固Al合金粉末を適正な製造条
件の下で熱間粉末固化することにより得られたAl粉末
合金であり、各々優れた引張強度および伸びを示してい
る。
Material No. of the present invention Nos. 1 to 6 are Al powder alloys obtained by hot-solidifying rapidly solidified Al alloy powders containing appropriate amounts of Sn and Mg under appropriate manufacturing conditions, and have excellent tensile strength and elongation. Shows.

【0076】一方、比較材No.7〜10では、以下の
ように良好な引張強度・伸びが得られなかった。
On the other hand, comparative material No. In Nos. 7 to 10, good tensile strength and elongation were not obtained as follows.

【0077】No.7:Sn、Mg量が少ないために粉
末表面の酸化被膜の分断・破壊効果および相互拡散効果
が十分に発現しない結果、粉末同士の強固な結合が得ら
れずに良好な強度・伸びが得られなかった。
No. 7: Due to the small amount of Sn and Mg, the effect of dividing / destroying the oxide film on the powder surface and the mutual diffusion effect are not sufficiently expressed, and as a result, a strong bond between the powders is not obtained and good strength / elongation is obtained. There wasn't.

【0078】No.8:Sn量が多いために加熱により
合金の旧粉末粒界に流出したSn相が凝固し、粗大な介
在物を生じた結果、良好な強度・伸びが得られなかっ
た。
No. 8: Due to the large amount of Sn, the Sn phase flowing out to the old powder grain boundaries of the alloy by heating solidified to form coarse inclusions, and as a result, good strength and elongation were not obtained.

【0079】No.9:Sn/Mgの含有比率が適正で
ないために、粉末表面の酸化被膜の分断・破壊効果およ
び相互拡散効果が十分に発現しない結果、粉末同士の強
固な結合が得られずに良好な強度・伸びが得られなかっ
た。
No. 9: The content ratio of Sn / Mg is not appropriate, so that the effect of dividing / destroying the oxide film on the powder surface and the mutual diffusion effect are not sufficiently exhibited, resulting in a strong bond between the powders and good strength / No growth was obtained.

【0080】No.10:Sn/Mgの含有比率が適正
でないために、粉末表面の酸化被膜の分断・破壊効果お
よび相互拡散効果が十分に発現しない結果、粉末同士の
強固な結合が得られずに良好な強度・伸びが得られなか
った。
No. Since the content ratio of 10: Sn / Mg is not appropriate, the effect of dividing / destroying the oxide film on the powder surface and the mutual diffusion effect are not sufficiently exhibited, resulting in a strong bond between the powders and good strength. No growth was obtained.

【0081】実施例2 表2に示す合金組成を有する急冷凝固Al合金粉末(平
均粒径80μm)を常温にて45×10×10mmに型
押し成形(面圧:4t/cm2 )し、成形体を得た。こ
の成形体を高周波加熱炉を用いて大気中で500℃まで
昇温加熱(昇温速度100℃/分)し、その温度で30
秒間保持した。その後、直ちにこの成形体を閉塞金型内
(金型温度280℃)に挿入し、加圧圧縮(面圧:7t
/cm2)により46×11×6mm形状(真密度比1
00%)に熱間固化した。
Example 2 A rapidly solidified Al alloy powder (average particle size 80 μm) having an alloy composition shown in Table 2 was press-molded (face pressure: 4 t / cm 2 ) into 45 × 10 × 10 mm at room temperature, and molded. Got the body This molded body was heated up to 500 ° C. in the atmosphere using a high-frequency heating furnace (heating rate 100 ° C./min) and heated at that temperature for 30 minutes.
Hold for a second. Immediately thereafter, the molded body was inserted into a closed mold (mold temperature: 280 ° C.), and compressed under pressure (contact pressure: 7 t).
/ Cm 2 ) 46 x 11 x 6 mm shape (true density ratio 1
Hot solidified to 00%).

【0082】このようにして作製したAl粉末合金の常
温および180℃における引張強度(UTS)を測定し
た。またAlマトリックス中に分散するAl9 FeNi
金属間化合物の平均粒径(D0)を調査した。その結果
を同表2に示す。なお、180℃での引張試験について
は、試料に180℃の温度で100時間の加熱処理を施
した後に実施した。
The tensile strength (UTS) of the Al powder alloy thus produced at room temperature and 180 ° C. was measured. Also, Al 9 FeNi dispersed in the Al matrix
The average particle size (D0) of the intermetallic compound was investigated. The results are shown in Table 2 below. The tensile test at 180 ° C. was performed after the sample was heat-treated at a temperature of 180 ° C. for 100 hours.

【0083】[0083]

【表2】 [Table 2]

【0084】本発明材No.1〜5は適正量のSn、M
gおよびFe、Niを含有する急冷凝固Al合金粉末を
適正な製造条件の下で熱間粉末固化した合金であり、各
々常温および高温での優れた引張強度を有している。特
に、Alマトリックス中におけるAl9 FeNiの金属
間化合物が、各合金において3μm以下と微細な平均粒
径を有し、かつ均一に分散する結果、180℃での引張
強度が40kgf/mm2 を越えている。
Material No. of the present invention 1 to 5 are appropriate amounts of Sn and M
It is an alloy obtained by hot-solidifying a rapidly solidified Al alloy powder containing g, Fe, and Ni under appropriate manufacturing conditions, and has excellent tensile strength at room temperature and high temperature, respectively. In particular, the intermetallic compound of Al 9 FeNi in the Al matrix has a fine average particle size of 3 μm or less in each alloy and is uniformly dispersed. As a result, the tensile strength at 180 ° C. exceeds 40 kgf / mm 2 . ing.

【0085】一方、比較材No.6〜9については、以
下のように良好な引張強度が得られなかった。
On the other hand, comparative material No. Regarding 6 to 9, good tensile strength was not obtained as follows.

【0086】No.6:Fe、Ni量が少ないために耐
熱性に乏しく、その結果180℃において良好な引張強
度が得られなかった。
No. 6: Poor heat resistance due to small amounts of Fe and Ni, and as a result, good tensile strength could not be obtained at 180 ° C.

【0087】No.7:Fe、Ni量が多いために金属
間化合物Al9 FeNiが粗大となり、180℃におい
て良好な引張強度が得られなかった。
No. 7: The intermetallic compound Al 9 FeNi became coarse due to the large amounts of Fe and Ni, and good tensile strength could not be obtained at 180 ° C.

【0088】No.8:Fe/Niの含有比率が適正で
ないために、金属間化合物Al9 FeNiが粗大化し、
その結果180℃において良好な引張強度が得られなか
った。
No. 8: Since the content ratio of Fe / Ni is not appropriate, the intermetallic compound Al 9 FeNi becomes coarse,
As a result, good tensile strength was not obtained at 180 ° C.

【0089】No.9:Fe/Niの比率が適正でない
ために金属間化合物Al9 FeNiが粗大化し、その結
果180℃における良好な引張強度が得られなかった。
No. The intermetallic compound Al 9 FeNi was coarsened because the ratio of 9: Fe / Ni was not appropriate, and as a result, good tensile strength at 180 ° C. could not be obtained.

【0090】実施例3 表3に示す合金組成を有する急冷凝固Al合金粉末(平
均粒径80μm)を常温にて45×10×10mmに型
押し成形(面圧:4t/cm2 )し、成形体を得た。こ
の成形体を高周波加熱炉を用いて大気中で500℃まで
昇温加熱(昇温速度100℃/分)し、その温度(50
0℃)で30秒間保持した。その後、直ちにこの成形体
を閉塞金型内(金型温度280℃)に挿入し、加圧圧縮
(面圧:7t/cm2 )により46×11×6mm形状
(真密度比100%)に熱間固化した。ただし、表3中
のNo.8および9の試料は、大気中にて550℃まで
加熱し、その温度にて30秒間保持した後に、上述した
条件下にて熱間固化することにより作製した。
Example 3 A rapidly solidified Al alloy powder (average particle size 80 μm) having an alloy composition shown in Table 3 was press-molded (face pressure: 4 t / cm 2 ) into 45 × 10 × 10 mm at room temperature and molded. Got the body This molded body was heated and heated to 500 ° C. in the atmosphere using a high frequency heating furnace (heating rate 100 ° C./min), and the temperature (50
Hold at 0 ° C for 30 seconds. Immediately thereafter, the molded body was inserted into a closed mold (mold temperature: 280 ° C.), and heated to a 46 × 11 × 6 mm shape (true density ratio 100%) by pressure compression (surface pressure: 7 t / cm 2 ). It solidified. However, No. 1 in Table 3 Samples 8 and 9 were prepared by heating to 550 ° C. in the atmosphere, holding at that temperature for 30 seconds, and then hot solidifying under the conditions described above.

【0091】また表3中のNo.5の試料では、Siの
代わりに平均粒径5μmのAl2 3 を20重量%含有
した粉末を使用した。
In Table 3, No. In the sample of 5,
Instead, Al with an average particle size of 5 μm2 o 3 Containing 20% by weight
Used powder.

【0092】このようにして作製したAl粉末合金の常
温での引張強度(UTS)および破断伸び、さらに耐摩
耗特性を評価した。この耐摩耗特性の評価については、
図3に示すようなリングオンリング摩耗試験機を用い
た。
The tensile strength (UTS) at room temperature, the elongation at break, and the wear resistance of the Al powder alloy thus produced were evaluated. For evaluation of this wear resistance property,
A ring-on-ring abrasion tester as shown in FIG. 3 was used.

【0093】図3を参照して、上試料1と下試料3とを
準備し、上試料1を固定し、上試料1と下試料3との摺
動面に加圧力P(=60kgf/cm2 )を与えながら
下試料3を周速度v(=2.0m/sec.)で回転さ
せ、上試料1と下試料3とを1hr.摺動させた。な
お、この摺動はATFオイル中で行なった。
Referring to FIG. 3, an upper sample 1 and a lower sample 3 are prepared, the upper sample 1 is fixed, and a pressing force P (= 60 kgf / cm) is applied to a sliding surface between the upper sample 1 and the lower sample 3. 2 ), the lower sample 3 is rotated at a peripheral velocity v (= 2.0 m / sec.), And the upper sample 1 and the lower sample 3 are moved for 1 hr. It was slid. This sliding was performed in ATF oil.

【0094】またAl素地(マトリックス)中に分散す
るSiの結晶粒の平均粒径(D1)を光学顕微鏡観察に
より調査した。その結果を同表3に示す。
The average grain size (D1) of the Si crystal grains dispersed in the Al matrix (matrix) was examined by optical microscope observation. The results are shown in Table 3 below.

【0095】[0095]

【表3】 [Table 3]

【0096】本発明材No.1〜5は適正量のSn、M
gおよびSi(No.5はAl2 3 )を含有する急冷
凝固Al合金粉末を適正な製造条件の下で熱間粉末固化
した合金であり、各々常温での引張強度、伸びおよび耐
摩耗性に優れている。特に、Alマトリックス中のSi
の結晶粒が、各合金において10μm以下と微細な平均
粒径を有し、かつ均一に分散する結果、ATFオイル中
での共摺摺動(同一材料同士での摩擦摺動)が可能であ
る。
Material No. of the present invention 1 to 5 are appropriate amounts of Sn and M
g and Si (No. 5 is Al2 O 3 ) Containing
Hot powder solidification of solidified Al alloy powder under appropriate manufacturing conditions
Alloys, which have tensile strength, elongation and resistance at room temperature.
It has excellent wear resistance. In particular, Si in Al matrix
Grain size of each alloy is 10 μm or less
As a result of having a particle size and uniformly dispersing, in ATF oil
Co-sliding sliding (friction sliding between same materials) is possible
It

【0097】一方、比較材No.6〜11では、以下の
ように引張強度、伸びおよび耐摩耗性のいずれかにおい
て良好な特性を得ることができなかった。
On the other hand, comparative material No. In Nos. 6 to 11, good properties could not be obtained in any of tensile strength, elongation and wear resistance as described below.

【0098】No.6:Si量が0であるために相手剤
と焼付き(凝着)を生じ、その結果、摩耗損傷量が著し
く多かった。
No. 6: Since the amount of Si was 0, seizure (adhesion) occurred with the counterpart agent, and as a result, the amount of wear damage was remarkably large.

【0099】No.7:Si量が少ないために相手剤と
焼付き(凝着)を生じ、その結果、摩耗損傷量が著しく
多かった。
No. 7: Since the amount of Si was small, seizure (adhesion) occurred with the counterpart agent, and as a result, the amount of wear damage was remarkably large.

【0100】No.8:成形体の加熱温度が550℃と
高いために、加熱中にSiの結晶粒が25μm程度に粗
大化し、その結果、Al粉末合金において良好な強度・
伸びが得られなかった。
No. 8: Since the heating temperature of the molded body was as high as 550 ° C., the Si crystal grains were coarsened to about 25 μm during heating, and as a result, the Al powder alloy had good strength.
No growth was obtained.

【0101】No.9:成形体の加熱温度が550℃と
高いために、加熱中にSiの結晶粒が30μm程度に粗
大化し、その結果、Al粉末合金において良好な強度・
伸びが得られなかった。
No. 9: Since the heating temperature of the molded body was as high as 550 ° C., the Si crystal grains were coarsened to about 30 μm during heating, and as a result, the Al powder alloy had good strength.
No growth was obtained.

【0102】No.10:Sn/Mgの含有比率が適正
でないために、粉末表面の酸化被膜の分断・破壊効果お
よび相互拡散効果が十分に発現しない結果、粉末同士の
強固な結合が得られずに、良好な強度・伸びが得られな
かった。
No. Since the content ratio of 10: Sn / Mg is not appropriate, the effect of dividing / destroying the oxide film on the powder surface and the mutual diffusion effect are not sufficiently exhibited, resulting in no strong bond between the powders and good strength.・ No growth was obtained.

【0103】No.11:Sn/Mgの含有比率が適正
でないために、粉末表面の酸化被膜の分断・破壊効果お
よび相互拡散効果が十分に発現しない結果、粉末同士の
強固な結合が得られずに良好な強度・伸びが得られなか
った。
No. 11: The content ratio of Sn / Mg is not appropriate, so that the effect of dividing / destroying the oxide film on the powder surface and the mutual diffusion effect are not sufficiently exhibited, resulting in a strong bond between the powders and good strength No growth was obtained.

【0104】実施例4 表4に示す合金組成を有する急冷凝固Al合金粉末(平
均粒径80μm)を常温にて45×10×10mmに型
押し成形(面圧:4t/cm2 )し、成形体を得た。こ
の成形体を高周波加熱炉を用いて大気中で500℃まで
昇温加熱(昇温速度:100℃/分)し、その温度(5
00℃)で30秒間保持した。その後、ただちにこの成
形体を閉塞金型内(金型温度280℃)に挿入し、加圧
圧縮(面圧:7t/cm2 )により46×11×6mm
形状(真密度比100%)に熱間固化した。このように
作製したAl粉末合金の常温における引張強度(UT
S)および破断伸びを測定した。その結果を同表4に示
す。
Example 4 A rapidly solidified Al alloy powder (average particle size 80 μm) having the alloy composition shown in Table 4 was press-molded (face pressure: 4 t / cm 2 ) at room temperature to 45 × 10 × 10 mm, and molded. Got the body This molded body was heated and heated to 500 ° C. in the atmosphere using a high-frequency heating furnace (heating rate: 100 ° C./min), and the temperature (5
The temperature was held at 00 ° C for 30 seconds. Immediately thereafter, this molded body was inserted into a closed mold (mold temperature: 280 ° C.) and compressed by pressure (surface pressure: 7 t / cm 2 ) to 46 × 11 × 6 mm.
It was hot solidified into a shape (true density ratio 100%). The tensile strength (UT) of the Al powder alloy thus produced at room temperature
S) and elongation at break were measured. The results are shown in Table 4 above.

【0105】[0105]

【表4】 [Table 4]

【0106】本発明材No.1〜4は適正量のSn、M
gおよびFe、NiさらにSiを含有する急冷凝固Al
合金粉末を適正な製造条件の下で熱間粉末固化した合金
であり、各々常温での引張強度・伸びに優れている。
Material No. of the present invention 1 to 4 are appropriate amounts of Sn and M
Rapid solidification Al containing g, Fe, Ni and Si
The alloy powder is an alloy obtained by hot powder solidification under appropriate manufacturing conditions, and each has excellent tensile strength and elongation at room temperature.

【0107】一方、比較材No.5〜7については、以
下のように良好な引張強度・伸びが得られなかった。
On the other hand, comparative material No. Regarding 5 to 7, good tensile strength and elongation were not obtained as follows.

【0108】No.5:Sn量が少なく、またMg量が
0であるために粉末表面の酸化被膜の分断・破壊効果お
よび相互拡散効果が発現しない結果、粉末同士の強固な
結合が得られずに良好な強度・伸びが得られなかった。
No. 5: Since the amount of Sn is small and the amount of Mg is 0, the effect of dividing / destroying the oxide film on the powder surface and the mutual diffusion effect are not exhibited, resulting in a strong bond between the powders and good strength. No growth was obtained.

【0109】No.6:Sn/Mgの含有比率が適正で
ないために、粉末表面の酸化被膜の分断・破壊効果およ
び相互拡散効果が十分に発現しない結果、粉末同士の強
固な結合が得られずに良好な引張強度・伸びが得られな
かった。
No. 6: As the content ratio of Sn / Mg is not proper, the effect of dividing / destroying the oxide film on the powder surface and the mutual diffusion effect are not sufficiently expressed, resulting in a strong bond between the powders and good tensile strength.・ No growth was obtained.

【0110】No.7:Sn/Mgの含有比率が適正で
ないために、粉末表面の酸化被膜の分断・破壊効果およ
び相互拡散効果が十分に発現しない結果、粉末同士の強
固な結合が得られずに良好な引張強度・伸びが得られな
かった。
No. 7: Since the content ratio of Sn / Mg is not appropriate, the effect of dividing / destroying the oxide film on the powder surface and the mutual diffusion effect are not sufficiently expressed, and as a result, a strong bond between the powders is not obtained and good tensile strength is obtained.・ No growth was obtained.

【0111】実施例5 表5に示す合金組成を有する急冷凝固Al合金粉末(平
均粒径80μm)を表6に記載する各製造条件に基づき
熱間固化した。これにより得られたAl粉末合金の真密
度比、常温における引張強度(UTS)および破断伸び
を測定した。その結果を同表6に示す。
Example 5 A rapidly solidified Al alloy powder (average particle size 80 μm) having an alloy composition shown in Table 5 was hot solidified under the respective production conditions shown in Table 6. The true density ratio, tensile strength (UTS) at room temperature, and elongation at break of the Al powder alloy thus obtained were measured. The results are shown in Table 6 above.

【0112】ただし、合金No.3のみ熱間固化した試
料にT6熱処理(470℃×2hr.→水冷→175℃
×8hr.→空冷)を施した。
However, alloy No. Only T3 was heat-solidified to T6 heat treated sample (470 ℃ × 2hr. → water cooling → 175 ℃
× 8 hr. (→ air cooling).

【0113】また表6中において温度の単位は℃であ
り、面圧の単位はt/cm2 であり、昇温速度の単位は
℃/分であり、保持時間の単位は秒である。
In Table 6, the unit of temperature is ° C, the unit of surface pressure is t / cm 2 , the unit of temperature rising rate is ° C / min, and the unit of holding time is second.

【0114】また、表6において合金No7、8および
15は、図2に示すように、準備された急冷凝固Al合
金粉末(ステップ21)を粉末成形した後、直接熱間固
化(ステップ22)したものである。
Further, as shown in FIG. 2, alloy Nos. 7, 8 and 15 in Table 6 were prepared by rapid compaction of the prepared Al alloy powder (step 21) and then directly hot solidified (step 22). It is a thing.

【0115】[0115]

【表5】 [Table 5]

【0116】[0116]

【表6】 [Table 6]

【0117】本発明材No.1〜8は本発明における適
正な製造条件により適正な合金組成を有する急冷凝固A
l合金粉末を熱間固化したものである。また本発明の製
造方法によると真密度比98%以上に粉末を固化するこ
とが可能となり、常温での引張強度・伸びの双方に優れ
たAl粉末合金を製造することが可能となる。さらに、
適正量のCu、Mnを添加した粉末を熱間固化した合金
にT6熱処理を施すことでさらなる強度向上が可能であ
る。
Material No. of the present invention 1 to 8 are rapid solidification A having an appropriate alloy composition according to the appropriate manufacturing conditions in the present invention.
1 is an alloy powder hot-solidified. Further, according to the production method of the present invention, it is possible to solidify the powder to a true density ratio of 98% or more, and it is possible to produce an Al powder alloy excellent in both tensile strength and elongation at room temperature. further,
It is possible to further improve the strength by subjecting the alloy obtained by hot-solidifying the powder to which appropriate amounts of Cu and Mn are added to T6 heat treatment.

【0118】一方、所定の組成を有する急冷凝固Al合
金粉末を比較製法により熱間固化した比較材No.9〜
15については、以下のように優れた引張強度および伸
びを得ることができなかった。
On the other hand, a comparative material No. No. obtained by hot solidifying a rapidly solidified Al alloy powder having a predetermined composition by a comparative manufacturing method. 9 ~
Regarding No. 15, it was not possible to obtain excellent tensile strength and elongation as described below.

【0119】No.9:粉末成形体の加熱温度が380
℃と低いために、Sn、Mgの添加効果が十分に発現し
ない結果、粉末同士の強固な結合が得られず、優れた引
張強度・伸びが得られなかった。
No. 9: The heating temperature of the powder compact is 380
Since the temperature is as low as 0 ° C., the effect of adding Sn and Mg is not sufficiently exhibited, so that a strong bond between the powders cannot be obtained and excellent tensile strength / elongation cannot be obtained.

【0120】No.10:粉末成形体の加熱温度が56
0℃と高いために金属間化合物Al 9 FeNiおよびS
iの結晶粒が粗大化した結果、優れた引張強度・伸びが
得られなかった。
No. 10: The heating temperature of the powder compact is 56
Intermetallic compound Al due to high temperature of 0 ℃ 9 FeNi and S
As a result of the coarsening of the crystal grains of i, excellent tensile strength and elongation
I couldn't get it.

【0121】No.11:大気雰囲気中において昇温速
度が10℃/分と小さい条件下で加熱・保持したため、
粉末表面に酸化被膜が再生成し、その結果、優れた引張
強度・伸びが得られなかった。
No. 11: Since heating and holding were carried out under conditions where the temperature rising rate was as low as 10 ° C./min in the air atmosphere,
An oxide film was regenerated on the powder surface, and as a result, excellent tensile strength and elongation were not obtained.

【0122】No.12:粉末成形体の加熱保持時間が
2秒と短いために、Sn、Mgの添加効果が十分に発現
しない結果、粉末同士の強固な結合が得られず、優れた
引張強度・伸びが得られなかった。
No. 12: Since the heating and holding time of the powder compact was as short as 2 seconds, the effect of adding Sn and Mg was not sufficiently exhibited, so that a strong bond between the powders was not obtained and excellent tensile strength and elongation were obtained. There wasn't.

【0123】No.13:粉末成形体の加熱保持時間が
5秒と短いために、Sn、Mgの添加効果が十分に発現
しない結果、粉末同士の強固な結合が得られず、優れた
引張強度・伸びが得られなかった。
No. 13: Since the heating and holding time of the powder compact was as short as 5 seconds, the effect of adding Sn and Mg was not sufficiently exhibited, so that a strong bond between the powders was not obtained and excellent tensile strength and elongation were obtained. There wasn't.

【0124】No.14:熱間固化時の加圧力が2t/
cm2 と小さいために、粉末同士が十分強固に結合せ
ず、その結果、粉末固化体の真密度比が89%となり、
その内部に空孔が存在するため、優れた引張強度・伸び
が得られなかった。
No. 14: Pressing force during hot solidification is 2 t /
Since it is as small as cm 2 , the powders are not firmly bonded to each other, and as a result, the true density ratio of the powder solidified body is 89%,
Due to the presence of pores inside, excellent tensile strength and elongation could not be obtained.

【0125】No.15:加熱された金型内に粉末成形
体を直接挿入し、加圧圧縮する製法において金型温度が
360℃と低く、粉末成形体が十分に加熱されないため
にSnおよびMgの添加効果が十分に発現しない。その
結果、粉末同士が十分に結合せず、粉末固化体の真密度
比が95%となりその内部に空孔が存在するため、優れ
た引張強度・伸びが得られなかった。
No. 15: In the manufacturing method in which the powder compact is directly inserted into the heated mold and compressed under pressure, the mold temperature is as low as 360 ° C., and the powder compact is not heated sufficiently, so the effect of adding Sn and Mg is sufficient. Does not appear in As a result, the powders were not sufficiently bonded to each other, the true density ratio of the powder solidified body was 95%, and voids were present inside, so that excellent tensile strength and elongation could not be obtained.

【0126】[0126]

【発明の効果】本発明では、適正量のSnおよびMgを
含有するAl合金粉末を適正な条件に基づいて昇温加熱
することで、Snの液相流出による表面酸化被膜の分断
・破壊効果とMgの相互拡散効果とにより粉末同士が強
固に結合するとともに、粉末が塑性変形しやすくなる。
その結果、小さい熱履歴でAl合金粉末を成形固化する
ことが可能となり、急冷凝固法の特性を維持し、かつ粉
末同士が強固に結合したAl粉末合金を得ることができ
る。また、Fe、Niなどの遷移金属元素やSiやセラ
ミックスなどの硬質粒子を分散させることで優れた耐熱
性や耐摩耗性をも有するAl粉末合金を製造することも
可能である。
According to the present invention, the Al alloy powder containing appropriate amounts of Sn and Mg is heated at elevated temperatures under appropriate conditions, whereby the surface oxide film is divided / destructed by the outflow of Sn in the liquid phase. Due to the mutual diffusion effect of Mg, the powders are strongly bonded to each other and the powders are easily plastically deformed.
As a result, the Al alloy powder can be molded and solidified with a small heat history, the characteristics of the rapid solidification method can be maintained, and an Al powder alloy in which the powder particles are firmly bonded to each other can be obtained. It is also possible to produce an Al powder alloy having excellent heat resistance and wear resistance by dispersing transition metal elements such as Fe and Ni and hard particles such as Si and ceramics.

【0127】したがって、本発明の材料の用途として
は、コンプレッサ用摺動部品(ベーン・ロータ)、オイ
ルポンプ用部品やピストン・シリンダ・コンロッド等の
エンジン用部品など耐摩耗摺動性能や耐熱性が要求され
るような自動車部品・家電部品が考えられる。
Therefore, the material of the present invention can be used for sliding parts for compressors (vanes, rotors), parts for oil pumps, engine parts such as pistons, cylinders, connecting rods, etc. for wear-resistant sliding performance and heat resistance. The required automobile parts and home appliance parts are conceivable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のAl粉末合金の製造方法の1の態様を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a method for producing an Al powder alloy of the present invention.

【図2】本発明のAl粉末合金の製造方法の他の態様を
示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the method for producing an Al powder alloy of the present invention.

【図3】リングオンリング摩耗試験器による耐摩耗特性
の測定の様子を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing how wear resistance characteristics are measured by a ring-on-ring wear tester.

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Mgが0.3重量%以上1.5重量%以
下、Snが0.3重量%以上1.5重量%以下で含有さ
れており、かつSnの重量%に対するMgの重量%の含
有比率(Mg/Sn)が0.8以上1.25以下であ
り、その残部が実質的にAlおよび不可避な不純物であ
る、アルミニウム粉末合金。
1. A Mg content of 0.3% by weight or more and 1.5% by weight or less, Sn of 0.3% by weight or more and 1.5% by weight or less, and a weight% of Mg relative to a weight% of Sn. An aluminum powder alloy whose content ratio (Mg / Sn) is 0.8 or more and 1.25 or less, and the balance is substantially Al and inevitable impurities.
【請求項2】 Feが2.0重量%以上7.5重量%以
下、Niが2.0重量%以上7.5重量%以下で含有さ
れており、かつNiの重量%に対するFeの重量%の含
有比率(Fe/Ni)が0.8以上1.25以下であ
る、請求項1に記載のアルミニウム粉末合金。
2. Fe is contained in an amount of 2.0% by weight or more and 7.5% by weight or less, Ni is contained in an amount of 2.0% by weight or more and 7.5% by weight or less, and the weight% of Fe is relative to the weight% of Ni. The aluminum powder alloy according to claim 1, wherein the content ratio (Fe / Ni) is 0.8 or more and 1.25 or less.
【請求項3】 前記Alの一部はAl9 FeNiからな
る金属間化合物として当該アルミニウム粉末合金に含有
されており、前記Al9 FeNiからなる金属間化合物
は0.2μm以上3.0μm以下の粒径を有し、かつ均
一に分散されている、請求項2に記載のアルミニウム粉
末合金。
3. A part of the Al is contained in the aluminum powder alloy as an intermetallic compound composed of Al 9 FeNi, and the intermetallic compound composed of Al 9 FeNi has a grain size of 0.2 μm or more and 3.0 μm or less. The aluminum powder alloy according to claim 2, which has a diameter and is uniformly dispersed.
【請求項4】 150℃以上200℃以下の温度におい
て40kgf/mm 2 以上の引張強度を有する、請求項
3に記載のアルミニウム粉末合金。
4. A temperature of 150 ° C. or more and 200 ° C. or less
40kgf / mm 2 Claims having the above tensile strength
3. The aluminum powder alloy according to item 3.
【請求項5】 Siが5重量%以上40重量%以下で含
有されており請求項1および2のいずれかに記載のアル
ミニウム粉末合金。
5. The aluminum powder alloy according to claim 1, which contains Si in an amount of 5% by weight or more and 40% by weight or less.
【請求項6】 前記Siの結晶粒は10μm以下の粒径
を有している、請求項5に記載のアルミニウム粉末合
金。
6. The aluminum powder alloy according to claim 5, wherein the Si crystal grains have a grain size of 10 μm or less.
【請求項7】 Cuが1.0重量%以上4.0重量%以
下、Mnが0.2重量%以上1.0重量%以下で含有さ
れている。請求項1、2および5のいずれかに記載のア
ルミニウム粉末合金。
7. Cu is contained in an amount of 1.0% by weight or more and 4.0% by weight or less, and Mn is contained in an amount of 0.2% by weight or more and 1.0% by weight or less. An aluminum powder alloy according to any one of claims 1, 2 and 5.
【請求項8】 Mgが0.3重量%以上1.5重量%以
下、Snが0.3重量%以上1.5重量%以下で含有さ
れており、かつSnの重量%に対するMgの重量%の含
有比率(Mg/Sn)が0.8以上1.25以下であ
り、その残部が実質的にAlおよび不可避な不純物であ
るアルミニウム合金粉末およびその粉末成形体の少なく
ともいずれかを準備する工程と、 前記アルミニウム合金粉末およびその粉末成形体の少な
くともいずれかを400℃以上520℃以下の温度で1
0秒以上保持する工程と、 前記アルミニウム合金粉末およびその粉末成形体の少な
くともいずれかを熱間成形固化する工程とを備えた、ア
ルミニウム粉末合金の製造方法。
8. The Mg content is 0.3 wt% or more and 1.5 wt% or less, the Sn content is 0.3 wt% or more and 1.5 wt% or less, and the Mg wt% relative to the Sn wt%. A content ratio (Mg / Sn) of 0.8 or more and 1.25 or less, with the balance being substantially Al and unavoidable impurities, and at least one of an aluminum alloy powder and a powder compact thereof. , At least one of the aluminum alloy powder and the powder compact thereof at a temperature of 400 ° C. or higher and 520 ° C. or lower
A method for producing an aluminum powder alloy, comprising: a step of holding for 0 seconds or more; and a step of hot compacting and solidifying at least one of the aluminum alloy powder and a powder compact thereof.
【請求項9】 Mgが0.3重量%以上1.5重量%以
下、Snが0.3重量%以上1.5重量%以下で含有さ
れており、かつSnの重量%に対するMgの重量%の含
有比率(Mg/Sl)が0.8以上1.25以下であ
り、その残部が実質的にAlおよび不可避な不純物であ
るアルミニウム合金粉末およびその粉末成形体の少なく
ともいずれかを準備する工程と、 前記アルミニウム合金粉末およびその粉末成形体の少な
くともいずれかを400℃以上520℃以下の温度に加
熱された金型内で熱間成形固化する工程とを備えたアル
ミニウム粉末合金の製造方法。
9. The Mg content is 0.3 wt% or more and 1.5 wt% or less, the Sn content is 0.3 wt% or more and 1.5 wt% or less, and the Mg wt% is relative to the Sn wt%. A content ratio (Mg / Sl) of 0.8 or more and 1.25 or less, the balance of which is substantially Al and at least one of an aluminum alloy powder which is an unavoidable impurity and a powder compact thereof. And a step of hot forming and solidifying at least one of the aluminum alloy powder and the powder compact thereof in a mold heated to a temperature of 400 ° C. or higher and 520 ° C. or lower.
【請求項10】 前記アルミニウム合金粉末はアルミニ
ウム合金溶湯を急冷凝固噴霧法により102 ℃/秒以上
104 ℃/秒以下の冷却速度で冷却することにより準備
される、請求項8および9のいずれかに記載のアルミニ
ウム粉末合金の製造方法。
10. The aluminum alloy powder according to claim 8, wherein the aluminum alloy powder is prepared by cooling the molten aluminum alloy at a cooling rate of 10 2 ° C./sec or more and 10 4 ° C./sec or less by a rapid solidification spraying method. A method for producing an aluminum powder alloy according to claim 1.
【請求項11】 前記粉末成形体は、前記アルミニウム
合金粉末を常温以上300℃以下の温度で成形すること
により準備される、請求項8および9のいずれかに記載
のアルミニウム粉末合金の製造方法。
11. The method for producing an aluminum powder alloy according to claim 8, wherein the powder compact is prepared by molding the aluminum alloy powder at a temperature of room temperature or higher and 300 ° C. or lower.
【請求項12】 前記アルミニウム合金粉末およびその
粉末成形体の少なくともいずれかを400℃以上520
℃以下の温度に昇温する速度は30℃/分以上である、
請求項8および9のいずれかに記載のアルミニウム粉末
合金の製造方法。
12. The aluminum alloy powder and / or at least one of the powder compacts thereof is heated to 400.degree.
The rate of raising the temperature to ℃ or less is 30 ℃ / min or more,
A method for producing the aluminum powder alloy according to claim 8.
【請求項13】 前記固化体は、真密度比が97%以上
となるように熱間成形固化される、請求項8および9の
いずれかに記載のアルミニウム粉末合金の製造方法。
13. The method for producing an aluminum powder alloy according to claim 8, wherein the solidified body is hot-molded and solidified so that the true density ratio becomes 97% or more.
【請求項14】 前記アルミニウム合金粉末は、Feが
2.0重量%以上7.5重量%以下、Niが2.0重量
%以上7.5重量%以下で含有されており、かつNiの
重量%に対するFeの重量%の含有比率(Fe/Ni)
が0.8以上1.25以下となるように準備される、請
求項8および9のいずれかに記載のアルミニウム粉末合
金の製造方法。
14. The aluminum alloy powder contains Fe in an amount of 2.0 wt% or more and 7.5 wt% or less, Ni in an amount of 2.0 wt% or more and 7.5 wt% or less, and the weight of Ni. Content ratio of Fe weight% to Fe% (Fe / Ni)
Is prepared to be 0.8 or more and 1.25 or less.
【請求項15】 前記アルミニウム合金粉末は、前記A
lの一部がAl9 FeNiからなる金属間化合物で当該
アルミニウム粉末合金に含有されており、前記Al9
eNiからなる金属間化合物は0.2μm以上3.0μ
m以下の粒径を有し、かつ均一に分散されているように
準備される、請求項8、9および14のいずれかに記載
のアルミニウム粉末合金の製造方法。
15. The aluminum alloy powder is the A
Some of l are contained in the aluminum powder alloy intermetallic compound composed of Al 9 FeNi, the Al 9 F
Intermetallic compound consisting of eNi 0.2μm or more 3.0μ
The method for producing an aluminum powder alloy according to any one of claims 8, 9 and 14, which has a particle diameter of m or less and is prepared so as to be uniformly dispersed.
【請求項16】 前記アルミニウム合金粉末は、Siが
5重量%以上40重量%以下で含有されるように準備さ
れる、請求項8、9のいずれかに記載のアルミニウム粉
末合金の製造方法。
16. The method for producing an aluminum powder alloy according to claim 8, wherein the aluminum alloy powder is prepared such that Si is contained in an amount of 5% by weight or more and 40% by weight or less.
【請求項17】 前記アルミニウム合金粉末は、Cuが
1.0重量%以上4.0重量%以下、Mnが0.2重量
%以上1.0重量%以下で含有されるように準備され
る、請求項8、9、14および15のいずれかに記載の
アルミニウム粉末合金の製造方法。
17. The aluminum alloy powder is prepared such that Cu is contained in an amount of 1.0 wt% or more and 4.0 wt% or less and Mn is 0.2 wt% or more and 1.0 wt% or less. A method for producing an aluminum powder alloy according to any one of claims 8, 9, 14 and 15.
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