JPH08290257A - 耐摩耗性アルミニウム合金鋳物及びその製造法 - Google Patents
耐摩耗性アルミニウム合金鋳物及びその製造法Info
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- JPH08290257A JPH08290257A JP7117694A JP11769495A JPH08290257A JP H08290257 A JPH08290257 A JP H08290257A JP 7117694 A JP7117694 A JP 7117694A JP 11769495 A JP11769495 A JP 11769495A JP H08290257 A JPH08290257 A JP H08290257A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐摩耗性及び耐凝着性に優れた摺動特性を有
するアルミニウム合金鋳物及びその製法に関するもの
で、該アルミニウム合金部材の他部材と摺動する摺動部
分に金属間化合物を複合化することにより該合金の摩耗
量を母材Ａｌ合金の１／１０程度とし、かつ機械加工性
を向上させ低コストでの製造を可能とすることを目的と
している。 【構成】 アルミニウム合金鋳物を鋳造するダイカスト
鋳造機の金型１に溶湯を射出注湯するプランジャ２の給
湯部３にＡｌ溶湯４をプロペラ等で攪拌する攪拌装置５
を設け、この給湯部にＮｉ，Ｔｉ，Ｆｅより選択された
一種の金属粉末６を必要量だけ挿入し、攪拌装置５によ
りＡｌ溶湯４中へ混合分散させる。Ａｌ溶湯中に混合し
た金属粉末６は、Ａｌ溶湯との固液反応により粒子界面
でＡｌとの金属間化合物を生成し、一部は溶湯中へ溶解
する。この混合溶湯７をプランジャ２によりゲート部８
を通って金型１内に射出し、ゲート部の乱流によって更
に均一分散化された溶湯で金型内を充填し冷却凝固させ
る。
するアルミニウム合金鋳物及びその製法に関するもの
で、該アルミニウム合金部材の他部材と摺動する摺動部
分に金属間化合物を複合化することにより該合金の摩耗
量を母材Ａｌ合金の１／１０程度とし、かつ機械加工性
を向上させ低コストでの製造を可能とすることを目的と
している。 【構成】 アルミニウム合金鋳物を鋳造するダイカスト
鋳造機の金型１に溶湯を射出注湯するプランジャ２の給
湯部３にＡｌ溶湯４をプロペラ等で攪拌する攪拌装置５
を設け、この給湯部にＮｉ，Ｔｉ，Ｆｅより選択された
一種の金属粉末６を必要量だけ挿入し、攪拌装置５によ
りＡｌ溶湯４中へ混合分散させる。Ａｌ溶湯中に混合し
た金属粉末６は、Ａｌ溶湯との固液反応により粒子界面
でＡｌとの金属間化合物を生成し、一部は溶湯中へ溶解
する。この混合溶湯７をプランジャ２によりゲート部８
を通って金型１内に射出し、ゲート部の乱流によって更
に均一分散化された溶湯で金型内を充填し冷却凝固させ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性及び耐凝着性
に優れた摺動特性を有するアルミニウム合金鋳物及びそ
の製法に関する。
に優れた摺動特性を有するアルミニウム合金鋳物及びそ
の製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりアルミニウム合金の摩擦、摩耗
特性を向上させるために、材料中にセラミック粒子等の
高硬度の粒子を分散複合化させることが有効であること
が知られている。
特性を向上させるために、材料中にセラミック粒子等の
高硬度の粒子を分散複合化させることが有効であること
が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、摩擦摩耗特
性を向上させるためには、他部材と摺動するアルミニウ
ム合金鋳物の摺動部に硬質のセラミック粒子や金属間化
合物粒子を必要量だけ分散複合化する必要がある。
性を向上させるためには、他部材と摺動するアルミニウ
ム合金鋳物の摺動部に硬質のセラミック粒子や金属間化
合物粒子を必要量だけ分散複合化する必要がある。
【０００４】しかしながら、セラミック粒子を複合化さ
せた場合、粒子の硬さがＨｖ１０００〜２０００と高す
ぎるため加工性が悪い不具合のほか、粒子の密着性が悪
いと脱落して相手方部材にダメージを与える等の不具合
を生ずる。
せた場合、粒子の硬さがＨｖ１０００〜２０００と高す
ぎるため加工性が悪い不具合のほか、粒子の密着性が悪
いと脱落して相手方部材にダメージを与える等の不具合
を生ずる。
【０００５】このため硬さがＨｖ３００〜１０００程度
の金属間化合物を複合化する手法がある。その手法とし
ては、金属間化合物自体の粉末をＡｌ合金に複合化させ
る手法があるが、Ａｌ基地と金属間化合物の界面の結合
や粉末自体が高コストである等の不具合がある。
の金属間化合物を複合化する手法がある。その手法とし
ては、金属間化合物自体の粉末をＡｌ合金に複合化させ
る手法があるが、Ａｌ基地と金属間化合物の界面の結合
や粉末自体が高コストである等の不具合がある。
【０００６】また、Ａｌ合金溶湯中に金属間化合物を形
成させるための添加元素を加え溶解して鋳造する手法も
あるが、多量に添加すると融点が上昇し、鋳造が難しく
なるほか、偏析を生じて均質な材料を得るのが難しくな
る等の不具合がある。
成させるための添加元素を加え溶解して鋳造する手法も
あるが、多量に添加すると融点が上昇し、鋳造が難しく
なるほか、偏析を生じて均質な材料を得るのが難しくな
る等の不具合がある。
【０００７】更に金属間化合物を形成するための金属粉
末や金網を金型内にセットし、Ａｌ溶湯を注湯して反応
により金属間化合物を形成すると同時に鋳ぐるんで複合
化する方法があるが、ダイカスト等の凝固速度が早い鋳
造法では、反応時間が短かく、十分な量の金属間化合物
を形成することが難しい。
末や金網を金型内にセットし、Ａｌ溶湯を注湯して反応
により金属間化合物を形成すると同時に鋳ぐるんで複合
化する方法があるが、ダイカスト等の凝固速度が早い鋳
造法では、反応時間が短かく、十分な量の金属間化合物
を形成することが難しい。
【０００８】本発明は上記各従来技術の不具合点を解消
し、耐摩耗性、耐凝着性を向上すると共に、機械加工性
を向上させ、かつ低コストで製造可能なアルミニウム合
金鋳物を得ることを目的としている。
し、耐摩耗性、耐凝着性を向上すると共に、機械加工性
を向上させ、かつ低コストで製造可能なアルミニウム合
金鋳物を得ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の耐摩耗性アルミニウム合金鋳物は、他部材と摺
動する摺動部を有するアルミニウム合金鋳物であり、Ａ
ｌ（アルミニウム）と、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタ
ニウム）、Ｆｅ（鉄）よりなる群から選ばれた少なくと
も一種の金属元素との金属間化合物が分散複合化されて
なることを特徴としている。
本発明の耐摩耗性アルミニウム合金鋳物は、他部材と摺
動する摺動部を有するアルミニウム合金鋳物であり、Ａ
ｌ（アルミニウム）と、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタ
ニウム）、Ｆｅ（鉄）よりなる群から選ばれた少なくと
も一種の金属元素との金属間化合物が分散複合化されて
なることを特徴としている。
【００１０】また上記アルミニウム合金鋳物を製造する
方法としては、ダイカストや溶湯鍛造等の金型加圧鋳造
において、アルミニウム（Ａｌ）溶湯にＮｉ，Ｔｉ，Ｆ
ｅよりなる群から選ばれた金属粉末を混合した後、ただ
ちにプランジャにより金型に射出注湯し、その混合及び
凝固途中で金属粉末とＡｌ溶湯の反応により金属間化合
物を生成すると同時にその金属間化合物を分散複合化さ
せることが好ましい。
方法としては、ダイカストや溶湯鍛造等の金型加圧鋳造
において、アルミニウム（Ａｌ）溶湯にＮｉ，Ｔｉ，Ｆ
ｅよりなる群から選ばれた金属粉末を混合した後、ただ
ちにプランジャにより金型に射出注湯し、その混合及び
凝固途中で金属粉末とＡｌ溶湯の反応により金属間化合
物を生成すると同時にその金属間化合物を分散複合化さ
せることが好ましい。
【００１１】
【作用】本発明においては上記手段を備えているため、
金属間化合物を複合化したアルミニウム合金はＨｖ３０
０〜１０００の中程度の硬さの金属間化合物を形成する
ことにより、耐摩耗性及び耐凝着性を向上させる。
金属間化合物を複合化したアルミニウム合金はＨｖ３０
０〜１０００の中程度の硬さの金属間化合物を形成する
ことにより、耐摩耗性及び耐凝着性を向上させる。
【００１２】また、金属間化合物は、セラミック粒子よ
りは低硬度なため機械加工性が向上する。
りは低硬度なため機械加工性が向上する。
【００１３】更に比較的安価な金属粉末を用い、従来の
ダイカスト等の鋳造機を使用して鋳造時に金属間化合物
を形成させるため、低コストで製造することが可能であ
る。
ダイカスト等の鋳造機を使用して鋳造時に金属間化合物
を形成させるため、低コストで製造することが可能であ
る。
【００１４】
【実施例】以下本発明の１実施例として本発明を小型エ
ンジンシリンダに適用した例を図１によって説明する。
ンジンシリンダに適用した例を図１によって説明する。
【００１５】図１において、耐摩耗性アルミニウム合金
鋳物を鋳造するダイカスト鋳造機の金型１に溶湯を射出
注湯するプランジャ２の給湯部３に、Ａｌ溶湯４をプロ
ペラ等で攪拌する攪拌装置５を設ける。
鋳物を鋳造するダイカスト鋳造機の金型１に溶湯を射出
注湯するプランジャ２の給湯部３に、Ａｌ溶湯４をプロ
ペラ等で攪拌する攪拌装置５を設ける。
【００１６】そして、この給湯部３でＮｉ，Ｔｉ，Ｆｅ
より選択された一種の金属粉末６を複合化率（５〜３０
ｖｏｌ％）に対応する必要量だけ挿入し、攪拌装置５に
よりＡｌ溶湯４中へ混合分散させる。
より選択された一種の金属粉末６を複合化率（５〜３０
ｖｏｌ％）に対応する必要量だけ挿入し、攪拌装置５に
よりＡｌ溶湯４中へ混合分散させる。
【００１７】Ａｌ溶湯中に混合した金属粉末６はＡｌ溶
湯４との固液反応により粒子界面で、Ａｌとの金属間化
合物を生成し、一部は溶湯中へ溶解する。
湯４との固液反応により粒子界面で、Ａｌとの金属間化
合物を生成し、一部は溶湯中へ溶解する。
【００１８】この固液反応が進行中の混合溶湯７をプラ
ンジャ２によりゲート部８を通って金型１内へ射出し、
ゲート部８の乱流によって更に均一分散化された溶湯が
金型１内に充填される。
ンジャ２によりゲート部８を通って金型１内へ射出し、
ゲート部８の乱流によって更に均一分散化された溶湯が
金型１内に充填される。
【００１９】この混合攪拌及びプランジャ射出中に、金
属粉末とアルミニウムが反応し、Ｎｉ−Ａｌ，Ｆｅ−Ａ
ｌ，Ｔｉ−Ａｌ等の金属間化合物を形成する。
属粉末とアルミニウムが反応し、Ｎｉ−Ａｌ，Ｆｅ−Ａ
ｌ，Ｔｉ−Ａｌ等の金属間化合物を形成する。
【００２０】金型１内に充填された混合溶湯７は冷却に
よって凝固し、金属粉末６とＡｌ溶湯４の固液反応によ
って形成された金属間化合物と、Ａｌ溶湯中へ溶解した
金属粉末元素が凝固時にＡｌ母材中に晶出物として金属
間化合物を生成し、この結果該金属間化合物を分散複合
化した、エンジンシリンダ９が得られる。
よって凝固し、金属粉末６とＡｌ溶湯４の固液反応によ
って形成された金属間化合物と、Ａｌ溶湯中へ溶解した
金属粉末元素が凝固時にＡｌ母材中に晶出物として金属
間化合物を生成し、この結果該金属間化合物を分散複合
化した、エンジンシリンダ９が得られる。
【００２１】更に金属粉末とＡｌとの反応が不十分な場
合には、後に熱処理を施して固相拡散反応させても良
い。
合には、後に熱処理を施して固相拡散反応させても良
い。
【００２２】このような製法により、耐摩耗性の高いア
ルミニウム合金鋳物が得られる。
ルミニウム合金鋳物が得られる。
【００２３】図２にＮｉ粉末を用いた場合の金属粉末と
Ａｌ溶湯の反応の進行及び金属組織の模式図を示す。
Ａｌ溶湯の反応の進行及び金属組織の模式図を示す。
【００２４】同図中（ａ）はＡｌ溶湯との混合時の状態
図、（ｂ）は凝固時の状態図、（ｃ）は金属組織を示
す。
図、（ｂ）は凝固時の状態図、（ｃ）は金属組織を示
す。
【００２５】図２（ａ）に示すように、混合攪拌から金
型射出までの間に、Ａｌ溶湯と反応したＮｉ粉末は、Ｎ
ｉ−Ａｌの金属間化合物へ変化するとともに、最外周で
はＡｌ溶湯中へ溶解していく。
型射出までの間に、Ａｌ溶湯と反応したＮｉ粉末は、Ｎ
ｉ−Ａｌの金属間化合物へ変化するとともに、最外周で
はＡｌ溶湯中へ溶解していく。
【００２６】つぎにこの混合溶湯を金型内に射出し、金
属間化合物を分散複合化するが、この溶湯の凝固時に、
図２（ｂ）に示すように金属粉末から溶出したＮｉがＡ
ｌとの晶出化合物を形成し、Ａｌ母地中に微細に分散晶
出する。
属間化合物を分散複合化するが、この溶湯の凝固時に、
図２（ｂ）に示すように金属粉末から溶出したＮｉがＡ
ｌとの晶出化合物を形成し、Ａｌ母地中に微細に分散晶
出する。
【００２７】そして、その金属組織は、Ｎｉの粒径、反
応時間、凝固速度等によって、図２（ｃ）に示す状態図
にしたがって外殻よりＮｉＡｌ3 、Ｎｉ2 Ａｌ3 、Ｎｉ
Ａｌを形成し、中心にＮｉが残存する場合がある。ま
た、母地へ微細分散した晶出化合物はＮｉＡｌ3 であ
る。
応時間、凝固速度等によって、図２（ｃ）に示す状態図
にしたがって外殻よりＮｉＡｌ3 、Ｎｉ2 Ａｌ3 、Ｎｉ
Ａｌを形成し、中心にＮｉが残存する場合がある。ま
た、母地へ微細分散した晶出化合物はＮｉＡｌ3 であ
る。
【００２８】中心に残存したＮｉは、約５００℃の熱処
理によって全部をＮｉＡｌに変換させることも可能であ
るが、Ｈｖ３００以上の硬さが得られていれば多層構造
のものでも良い。
理によって全部をＮｉＡｌに変換させることも可能であ
るが、Ｈｖ３００以上の硬さが得られていれば多層構造
のものでも良い。
【００２９】また、多層構造中のＮｉ2 Ａｌ3 相は固体
潤滑能があり、他の硬質相との量比をコントロールする
ことにより、更に良好な摺動特性が得られる。
潤滑能があり、他の硬質相との量比をコントロールする
ことにより、更に良好な摺動特性が得られる。
【００３０】その摺動試験結果を摩耗量と金属間化合物
面積率との関係を図３に、金属間化合物の硬さと摩耗量
との関係を図４に示す。
面積率との関係を図３に、金属間化合物の硬さと摩耗量
との関係を図４に示す。
【００３１】図３では複合化した金属間化合物量の増加
に伴なって摩耗量は急激に減少し約１０％の複合化率で
基地Ａｌ合金の１／５に減少し、それ以上の複合化では
その減少量は少なくなるが、約３０％で１／１０まで低
下したことがわかる。
に伴なって摩耗量は急激に減少し約１０％の複合化率で
基地Ａｌ合金の１／５に減少し、それ以上の複合化では
その減少量は少なくなるが、約３０％で１／１０まで低
下したことがわかる。
【００３２】次に図４に金属間化合物硬さと摩耗量との
関係を示すが、同図でわかるように化合物硬さの増加に
伴って摩耗量は低下してＨｖ３００で約１／５に減少す
る。更に硬さを上げると摩耗量も更に減少するがその減
少割合は小さくなりほぼ飽和してくる。
関係を示すが、同図でわかるように化合物硬さの増加に
伴って摩耗量は低下してＨｖ３００で約１／５に減少す
る。更に硬さを上げると摩耗量も更に減少するがその減
少割合は小さくなりほぼ飽和してくる。
【００３３】以上より耐摩耗性向上には複合化した金属
間化合物の硬さがＨｖ３００以上で複合化率が１０％以
上あれば十分な効果が得られることを確認した。
間化合物の硬さがＨｖ３００以上で複合化率が１０％以
上あれば十分な効果が得られることを確認した。
【００３４】以上本発明の１実施例について縷々説明し
たが、本発明は上記実施例に限定されるものでなく本発
明技術思想の範囲内において種々変更が可能であり、そ
れらは何れも本発明の技術的範囲に属する。
たが、本発明は上記実施例に限定されるものでなく本発
明技術思想の範囲内において種々変更が可能であり、そ
れらは何れも本発明の技術的範囲に属する。
【００３５】
【発明の効果】本発明によればアルミニウム合金部材の
他部材と摺動する摺動部分に金属間化合物を複合化する
ことにより、該複合化したアルミニウム合金の摩耗量は
母材Ａｌ合金の約１／１０となり耐摩耗性が向上する。
他部材と摺動する摺動部分に金属間化合物を複合化する
ことにより、該複合化したアルミニウム合金の摩耗量は
母材Ａｌ合金の約１／１０となり耐摩耗性が向上する。
【００３６】また、金属間化合物はセラミック粒子（Ｈ
ｖ１０００〜２０００）より低硬度なため、セラミック
粒子分散複合材に比べて機械加工性が向上する。
ｖ１０００〜２０００）より低硬度なため、セラミック
粒子分散複合材に比べて機械加工性が向上する。
【００３７】更に、比較的安価な金属粉末を用い、従来
のダイカスト等の鋳造機を使用して鋳造時に金属間化合
物を形成させることにより、低コストで製造できる。
のダイカスト等の鋳造機を使用して鋳造時に金属間化合
物を形成させることにより、低コストで製造できる。
【図１】本発明を小型エンジンシリンダに適用した実施
例の説明図である。
例の説明図である。
【図２】図１の方法で得られた金属間化合物複合材の金
属組織の模式図で、（ａ）はＡｌ溶湯との混合時の状
態、（ｂ）は凝固時の状態、（ｃ）は金属組織を示す。
属組織の模式図で、（ａ）はＡｌ溶湯との混合時の状
態、（ｂ）は凝固時の状態、（ｃ）は金属組織を示す。
【図３】本発明における金属間化合物面積率と摩耗量の
相関図表である。
相関図表である。
【図４】本発明における金属間化合物硬さと摩耗量の相
関図表である。
関図表である。
１ 金型 ２ プランジャ ３ 給湯部 ４ Ａｌ溶湯 ５ 攪拌装置 ６ 金属粉末 ７ 混合溶湯 ８ ゲート部 ９ エンジンシリンダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｊ 10/00 Ｆ１６Ｊ 10/00 Ａ
Claims (2)
- 【請求項１】 他部材と摺動する摺動部を有するアルミ
ニウム合金鋳物であり、Ａｌ（アルミニウム）と、Ｎｉ
（ニッケル）、Ｔｉ（チタニウム）、Ｆｅ（鉄）よりな
る群から選ばれた少なくとも一種の金属元素との金属間
化合物が分散複合化されてなることを特徴とする耐摩耗
性アルミニウム合金鋳物。 - 【請求項２】 ダイカストや溶湯鍛造等の金型加圧鋳造
において、アルミニウム（Ａｌ）溶湯にＮｉ，Ｔｉ，Ｆ
ｅよりなる群から選ばれた金属粉末を混合した後、ただ
ちにプランジャにより金型に射出注湯し、その混合及び
凝固途中で金属粉末とＡｌ溶湯の反応により金属間化合
物を生成すると同時にその金属間化合物を分散複合化さ
せることを特徴とした耐摩耗性アルミニウム合金鋳物の
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7117694A JPH08290257A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 耐摩耗性アルミニウム合金鋳物及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7117694A JPH08290257A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 耐摩耗性アルミニウム合金鋳物及びその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08290257A true JPH08290257A (ja) | 1996-11-05 |
Family
ID=14717992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7117694A Withdrawn JPH08290257A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 耐摩耗性アルミニウム合金鋳物及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08290257A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1120471A1 (de) * | 2000-01-24 | 2001-08-01 | Ritter Aluminium Giesserei Gmbh | Druckgiessverfahren und Vorrichtung zu seiner Durchführung |
| JP2002178130A (ja) * | 2000-09-12 | 2002-06-25 | Jason Sin Hin Lo | ハイブリッド金属マトリクス組成物及びその製造方法 |
| EP1344589A2 (de) * | 2002-03-13 | 2003-09-17 | Evgenij Dr. Sterling | Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten einer Schmelze einer Legierung für einen Giessvorgang |
-
1995
- 1995-04-20 JP JP7117694A patent/JPH08290257A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1120471A1 (de) * | 2000-01-24 | 2001-08-01 | Ritter Aluminium Giesserei Gmbh | Druckgiessverfahren und Vorrichtung zu seiner Durchführung |
| WO2001055464A1 (de) * | 2000-01-24 | 2001-08-02 | Ritter Aluminium Giesserei Gmbh | Druckgiessverfahren und vorrichtung zu seiner durchführung |
| JP2002178130A (ja) * | 2000-09-12 | 2002-06-25 | Jason Sin Hin Lo | ハイブリッド金属マトリクス組成物及びその製造方法 |
| EP1344589A2 (de) * | 2002-03-13 | 2003-09-17 | Evgenij Dr. Sterling | Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten einer Schmelze einer Legierung für einen Giessvorgang |
| EP1344589A3 (de) * | 2002-03-13 | 2005-05-18 | Evgenij Dr. Sterling | Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten einer Schmelze einer Legierung für einen Giessvorgang |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020702 |