JPS5996242A - アルミニウム合金焼結体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明はアルミニウム合金焼結体及びその製法に関する
ものであり、更に詳しく述べるならば高ケイ系アルミニ
ウム合金の粉末冶金製品及び該製品の製法に関するもの
である。

（従来技術） 従来面ｔ　ｌｈ耗注の良好なアルミニウム合金としては
、例えばＪＩＳ、　ＡＣ３Ａ、　ＡＣ４新、　ＡＣ８神
などのシ１Ｊ物用アルミニウム合金、及びＪＩＳ、　Ａ
ＤＣＩ付、ＡＤＣ３独、ＡＤＣＩＯ佇、ＡＤＣ１２種な
どのダイカスト用アルミニウム合金７５砿日られている
。しかしながらこれらの１１−♂ケイ素アルミニウム合
金をＡ７にの鋳造法でνＪ枦、にした場合、組繊がＩｖ
ｌｌ　＊（ＩＩでなくまた内部欠陥ズバ多いため割れが
発生し易く、これらの冷間塑性加工例えば冷間鍛造はほ
とんど不可能である。またこれらの従来の合金では耐熱
性及び強度が不光分であり、使用される用途が自ずから
限定されていた。

一方、さらに耐摩耗性を有するアルミニウム合金として
、ケイ素以外の記３元素（例えばＣｕ、Ｍｇ）を？ｊ’
５加したＡ３９０、ＬＭ　３０　（Ｂ、　Ｓ、）、ｆＶ
ｌａｈｌｅ　１３８青の合金があるが、これらは鋳造用
合金であり、＋ｒｊｔ岸シ・を住はある程ＩＩ滴足する
が耐熱付及び冷間塑性加工性で劣っていた。

上述のようなｉ’＝ｔｒ　逅合金の欠点を克服するべく
合金粉末の押出し成形法によってアルミニウム合金焼結
体を製造したレリとして、渭り特１生あるいは耐摩耗性
の高い中空物体を製造する特公昭５７−：２７１６１号
青の折返がある。

しかしながら、この提案でに通常のｌｊ＋ｉｌ出法によ
り中仝物体を製造しているので、強度が低く公知のが１
造アルミニウム合金の強度を凌錨できない弱点がある。

壕だ特公昭４０．−４１２９号によると、無孔ダイスを
装漸し、加熱した押出しコンテナー内にアルミニウム合
金粉末を装填し、圧縮して得られた緻密体を有孔ダイス
を装着した押出しコンテナー内に装填して熱ｊ１η押出
しあるいはその他の熱同加工を行う２段階式粉末冶金製
法が記載されている。

この製法によると高強度アルミニウム合金粉末冶金製品
が得られるが、２段階方式であるために経済性に難点が
あるは刀Ａ筒ケイ素アルミニウム合金の場合は、冷間塑
性加工用に不可欠な間滑剤との７ｔ７ａれ性が悪いため
、潤滑処理か不光分となり、塑性加工率を高めることが
できない欠点がある。

（発明の目的） 本づら明の第１の目的は、塑性加工性、特に冷間塑性加
工性に優れ且つ生産効率が旨い高ケイ累アルミニウム合
金粉末焼結体及びその製法を提供することにある。本来
高ケイ素アルミニウム合金はｙＷ性加工には不向きであ
るが、これを冷間塑性加工可能にすると単に製造工程が
ｆｆ１ｌ単でエネルギー消費り、−ｉ：も少く大−２１
生産Ｖｃ迫するほか特に成形品の寸法精度が者しく向上
するという利点があるのみならず、耐摩耗性を要求され
る各種形状の機械部品としての用途が大巾に拡大される
という利点がの滲０ 本発明の第２の目的は、常温及び高温強度その他の機械
的付性が良好で且つ切削加工付が階れた冷１ｉｊＪｊオ
！句：、７ＪＩｌ工用アルミニウム合金粉末焼結体及び
そのダさ法を提供することである。上述のように高ケイ
、；・８アルミニウム合金は耐摩耗性は概して良好であ
るが、特に、α輻の強既特性は不足しており、１だ徂太
初晶ケイ累が切削加工付を態化させていだので、これら
の問題を解決すると高ケイ系アルミニウム合金の用途の
拡大が期待される。さらに、耐疲労性及び曲１衝宗性の
同上が実現されると、長Ｊす」に亘って緑返し１！Ｉ！
７シを荷重を受ける部材への応用も可能となる。

本発明の第３の目的は、しｊぐるみに適した高ケイ素ア
ルミニウム合金を提供することである。−Ｉｖに、品ケ
イ素アルミニウ１ム合金は固相線が高くなるために、特
に相手材がアルミニウムであると鋳ぐるみの際の接合が
不完全になり易いという宿命がある。この点の解決を図
９、高ケイ素アルミニウム合金の特住を光分に発揮・利
用することも工業的意義が太きい。

上記諸口的を解決するうえで、本発明者等は通常の押出
法及び熱間圧＾晶・熱間加工の２段階加工法等の従来の
粉末冶金技術について’４１ｊｊｊ々研究した結果、従
来の技術思想とは異質の粉末冶金技術をｈＪ発して本発
明を完成した。

（発り」の本ギ成） 奉加１の第１発明は、アルミニウム又はアルミニウム合
金の鞘状クラッド押出層が一体に被９７１された芯部を
含んでなり、この芯部ば、重量百分率で１３〜３０チの
ケイ素さらに要すれば０．５〜５．０係の銅及び０．２
〜１．５％のマグネシウムを含むアルミニウム合金粉末
からな９、芯部のアルミニウム合金粉末粒子相互の同が
焼結され、さらに押出（以下本発明においては「カ゛１
−結押出」という）によりム１ハ性加工を受けて；；救
密に結合されているアルミニウム合金焼結体である。

本ノ・、ｊ＋のぺ；２発明は、アルミニウム又はアルミ
ニウム合金の鞘状クラッド押出層が一体に被着された芯
ｔＥＶＩからなり、この芯部は、沖［量百分率で、１３
〜３０％のケイ素及び−要すれば０．５〜５．０％のシ
１１つ及び０．２〜１５チのマグネシウムを含む、アル
ミニウム合金粉末と、面積百分率で１５係以下の霜！化
物、炭化物、ｌ夜化物、及び炭素の少なくとも１１重か
らなる粉末才たは繊維とよりなジ、前記芯、゛）シの各
粉末相互の間が焼皓押出により緻密に結合されているア
ルミニウム合金焼結体である。なお上ｉ己の［ｔ１枳百
分率とは、上記焼結体の任近所面の、組織面積に占める
添加物質の面積比率をいう。

本Ａｌｌの第３発明は、押出ダイスの手前に、アルミニ
ウム又はアルミニウム合金製の充分に厚いプレートを配
置し、焼結温度に加熱されている押出コンテナ内に、１
五１百分率で１３〜３０％のケイ素、及び俟すれば０５
〜５．０％のｆｊａ及び０．２〜１．５％のマダイ・シ
ウム奮含むアルミニウム合金粉と、シすれは）化物、炭
化物、賦化物、及び炭素の少なくとも１紳からなる粉体
または繊Ａ、ｗとを混合、装填し、１）ＩＩ記装ジ（１
式れたこれら粉体２圧縮し且つ圧Ａ１−力を保ちなから
同時に焼結し、焼結が実質的に光子した後に前記プレー
ト及び装填材料を押出ダイスがら直ぢに押出すこと、及
び前記プレートの厚さを前記焼結が光子するまで圧縮力
に１１１ｉＩえ且つ前記装填粉体の４１ｐ出艮の実質的
全長を鞘状にクラッドするのに充分な厚さとしたことを
特徴とする。

以下、先ず本うヒ明の高ケイ素アルミニウム合金の構成
を具体的に説明する。

本もらりｊにおいて、芯部のアルミニウム合金中に初晶
Ｓｉとして含イ］′されるケイ素はアルミニウム合金に
良好な耐摩耗住、低熱膨張性及び削カジリ特性を与える
が、１３％未満では初晶のＳｉが晶出が少なく所期の→
う似を与えることが出来ない。またケイ素の含イイ量が
３０％を超えると、過剰な初晶Ｓ１のため焼結の進行が
妨げられると同時に、得られた焼結側の切削件が仮貼に
劣化する。

まだ、不発明において、アルミニウム又はアルミニウム
合金のＭ状りラッド押出ｋＶｔ　！ｘ、以下述べるｒＡ
ｒＬ押出を可能とするために盛装であり、芯部の高ケイ
ｇ・、アルミニウム合金焼結体の表面を薄く被４．’ｒ
１．　しており、冷１惑塑４ｉ加工例えば冷間鍛造に盛
装なステアリン酸亜鉛等による７ｉＦ、　ｆｈ処理を良
好ならしめる。一般に晶ケイ；；もアルミニウム合金は
通常なされる１１゛信ｉ十処理、例えは？ンデライト処
理がしン；・く、高加工度の雉性加工を施すことは不可
能とされていた。ところが、本究明の鞘状クラッド押出
層（Ｉまこの’）：ｉ！：点を完全に見服し、所望の塑
性加工を凸丁ｆ市とする。かかる４・１ｆ状ツクラッド
押出アルミニウム合金は、塑性加工の枦類によって、鍛
造用としては、ＪＩＳ　１０００系、３０００系、６０
００系、５０００糸のような低Ｓｉ合金が好ましく、ま
た鋳ぐるみ用としては上記の低Ｓｉ合金のほか、より好
ましくは４−１ｌ＋鋳物用合金、例えばＪＩＳ−ＡＩ）
ＣＩ　２合金など用途によって各右１！組成のものが辷
択される。

したがって・）・ＦＪ状クりッド押出ｈＡ　ｕ従来の粉
末冶金ｊ・ソ品の溶湯とのなじみ性不足も克服する。本
発明のアルミニウム合金焼結体に適用される加工法の一
例として、これを素材として冷間鍛造し、表面にアルミ
ニウム又はアルミニウム合金で薄＜　粧”９きれている
以造半調品を公知の詞造法Ｖこよって鋳包みを実施する
ことも可能である。

鞘状クラッド押出ｊ曽の厚さは０．０１〜１．０ｍｍ、
特ＶＣ０，２〜０．６咽が好ましい。

芯部の高ケイ素アルミニウム合金は粉末焼結押出されて
いるために粒子間の結合強夏が単なる焼結あるいは単な
る押出の場合よジも格別向上している。従来の熱間押出
材では、主としてダイスを木材が通過するときの圧力に
よＶ粉末粒子間の結合強度が定められるが、本発明では
押出直前の焼結が結合強度に大きく貢献している。

本発明では鞘状クラッド押出層が双結され且つ押出され
た芯部の周りに長さ方向のほぼ全長に亘って一体に結合
されているという性徴のある構造を；ｈ’Ｌ、シかもこ
れらの結合部自体も焼結による拡散と押出による熱間塑
性変形により一体に複合化されているという点にわ二゛
；造上の特徴があり、従来の粉末冶金製品にはみられな
いｔ特色を有する。

それゆえ、本発明のアルミニウム合金は従来の焼結押出
材と比較すると、気孔が殆んどない極めて高い緻密度を
もつために常温且つ高温の強度が高く、しかも芯部の粉
末粒子の焼結反応が高度に行なわれているために、耐摩
耗性が甚だ優れている。

本願第２発明は、Ｃ（黒鉛）、Ａｔ２０３等の酸化４勿
、ＢＮｌＺｒＮ、　Ｔｉｌ’Ｌ　ＣｒＮ、　Ｍｏ２Ｎ等
の窒化９勿、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＶＣ，ＷＣ等の炭化吻等
（以下添加物と総称する）の粉末を芯部に含むものであ
る。黒鉛は詞渭性を付与し、その他の添加物は耐摩耗性
、λら己強夏を尚める成分である。これらの添加物は、
初晶Ｓｉを第１相と表現すれば、第２７１ｕとして芯部
に分散している。これらの添加物は、夫々単独あるいは
複合して、ｌ’Ｊ’ｒ面内の面積率で１５％以下で添加
される。

第１図は上記添加物が粒径１０μｍ及び２０μｍである
２つの群について、加藤健三著：金ｋＡ塑性加工学、丸
善、に記載されているごときＷｅｄｇｅ　鈑造試＋ｊ６
を法ｅこよりｄ′！２発明の合金を冷間鍛造して求めた
限界加工率（１ｓｌｌれが発生しない加工率の上限）を
示す。図中曲線Ａ及び曲線Ｂにそれぞれ添加物の粒径１
０μｍ及び２０μｍの場合を意味する。第１図よジ添加
物すなわち第２相の面稙巨分率は１５％以下であること
が好ましいことが分かる。

またこれが１５％を超えると洸結押出甲にＱｉｕれが著
しく発生し易くなることも確かめられた。

本願の第１発明及び第２兄明の好ましい実施態様におい
て、茜ケイ累アルミニウム合金粉末が以下述べる合金元
↓≠を単独又は複合で含イ了すると、粉末自体ひいては
製品の特性が改吾きれる。

（イ）’０．５〜５．０％Ｃｕ　：　Ｃｕは０．５　ｑ
ａ以上でｊｆｆｉ　ｊＢｉ及び切削性を高めるが５．０
％を超えると得られた製品の冷間加工性が低下する。

（ロ）　０．２〜１．５％Ｍｇ　：　Ｍｇは０．２％以
上で強度及び熱処理性を改書するが、１．５％を超える
と強度ｊｌ：；？性は向上するが、得られた素材の冷間
加工性が劣化する。

（ハ）Ｎｉ＋　Ｃｒ、　１ＱＩｎ、　’ｒｔ、　Ｚｒは
強度、酬ノ♂耗性、加工性及び耐熱性を付与するために
選択的に添加されるが、Ｍｉ　０．２〜１．０　％、Ｃ
ｒＯ，３〜１．０Ｌｆ６、Ｍｎ　０．２〜１．５％、Ｔ
ｉ　０．０１〜０．１５　（ｏ、Ｚｒ　Ｏ，１〜０．４
％がそれぞれ好寸しい。これを超える添加ｌぼでるると
、製品が高１ｉｆｌｉになったりかえって合金特注を劣
化することになる。

本願第１発明及び第２発明の好ましい実２ＩＩＩＩ態様
において、高ケイ素アルミニウム合金粉末中の初晶Ｓｉ
の最大粒径を５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下に
すると冷間加工性の更なる改砦が達成される。第２１は
ケイ索含有量が１８．０％の託ケイ紫アルミニウム合金
焼詰体を芯部とした第１発明の合金の初晶８４　（第１
相）最大粒径と〜Ｖｅｄｇｅ奴造試戚による限界加工率
との関係を示したグラフである。このグラフより初晶Ｓ
１蔵大粒径は５Ｑ、Ｉｌａ以下、特に３０μｍ以下で鍛
造性が良好になることがわかる。初晶Ｓｉの平均粒径は
１５μｍ以下が特に望ましいことが確かめられ／ζ。さ
らに加えて、ケイ素アルミニウム合金粉末中に金属間化
合物、例えばＣｕＡｔ２．Ｈｇ２Ｓｉ、　Ａｔ、Ｎｉ、
　Ａｔ６Ｍｎなどとして分散している第２相粒子の最大
粒径が５μｍ以下であれは以械的特性が向上し、かつ塑
性加工付特に冷間鍛造性が向上する点で好ましい。

本発明のアルミニウム・合金の製造方法は、次のとおり
である。先ずアルミニウムーケイ素系合金を溶製し、通
常用いられる方法によって粉体を製造する。粉体の製法
としては、スタンプミル法、ボールミル法、カッタミル
法、エラディミル法・マイクロティザ法、ＩＩＡ霧法等
一般的ないずれの方法でも良い。粉体の大きさは、一般
には０．５〜１．０００μｍ８度の大きさが用いられる
が、好ましくは２０〜３００μｍ程夏が良い。この粉体
は初品のＳｉが３０μｍ以下で好ましくは３〜１５μｍ
の大きさにコントロールするよう急冷することが好まし
い。また、金属間化合物、例えばＣｕＡｔ２　、ｈｇ２
ｓ　ｉ＋Ａ７６Ｎｉ　＋　ｋ１６Ｍｎ　％の大きさが１
０μｍ以′下、タナ壕しくに５μ７７Ｔ、以下が良い。

これらの粉体を単独あるいは用途に応じてＣ１Ａｔ２０
３．ＢＮなどの屋化物、炭化物の砲加物を必要に応じて
単独あるいｉ−１：２棟以上添加混合する。この場合、
添加物の合計が、製品の任意のＨ）−を面内で１５％以
下、好捷しくけ１２ヂ以下の面積率にあることが、冷間
鍛造などの表り住加工性をそこなわないために一市要で
ある。

次に、これらの粉体混合物を焼結押出加工するわけであ
るが先ず、コンテナー内の押出ダイスの手前の位１［ｌ
ｊ、にアルミニウムまたはアルミニウム合金製プレート
を置き次に高ケイ索アルミニウム合金の粉体又は前述の
Ｃ、Ａ７２０３＋’　ＢＮなどの懐化物、炭化物等の添
加物を添加し圧縮を行ない、焼結を実質的に完了した後
に引き続いてプレートと共に装填材をダイスから１１Ｐ
出す。具体的には焼結に必要な最低３０秒以上の時１ｊ
ｔｊｖｃ亘ってプレートが押出来効面禎当り最大圧え１
′−力１０〜２５　ｋｙ／−に耐えるようにプレートの
厚さを定める。一方、プレートが余りに長時間に亘って
最大圧力に耐え過ぎると、４１′−Ａ上押出しが実施で
きなくなるので上限６０秒を目標とする。このプレート
の厚さとしては５〜４０喘が好ましい。このような最大
加圧力が印加されている時期に焼結と圧縮が同時に進行
し、焼結が完了するや台やその煉給体がその前面で焼結
体の外周を被覆するように円筒状に変形されつつあるプ
レートを介して放射状中心方向の王分力をダイスから受
けながら強制的に押出される。

したがって、本発明の方法は焼結及び押出を１段で行う
プロセスであるため、生産性の面でも優れておム従来の
押出焼結材に比較してその鍛造性が！錨に改善されてい
る。

装填材料はコンテナに装入前又は後に２８０〜３５０℃
に加熱される。コンテナ装入後に加熱の場合は、加熱さ
れたダイス、コンテナ、プレート等から装填材料に熱を
与える。プレートの形状は丸イ・ｉ量材→ψ出のも４合
は一般に円盤状であるが、中心部に円錐状１１みを侃Ｊ
えた円盤状その化コンテナ形状に見合いまた連室な押出
フローを作りつる任意の形状であってよい。上述の淫み
があると、押出フローがｄｅａｄゾーンを生ぜずに、ダ
イスの背面部を円滑に流れるので、クラッド被Ｏ１！層
と芯部の結合が一段と強化式れる。

さらに、１回の装填量はプレートが本発明のアルミニウ
ム合金の芯部はぼ全長に亘すクラッドされるように定め
られることはいうまでもない。

次に、区部によって本発明の詳細な説明することにする
。第３図において、ダイスのセットされた押出コンテナ
ー２内にアルミニウム又はアルミニウム合金よりなるプ
レート３を所定厚さでセットした後１．司ケイ素アルミ
ニウム合金粉体を単独又は添加物を混合して加熱後装填
する。この添加物は、冒ケイ素アルミニウム合金で得ら
れない耐）、５粍件又はδれ一６１度を付与するために
添加されることは１°う寸でもない。

この仮ラム５を降下させ、通常の押出法と同様に加圧を
行うとゆるく尤項されている粉体４が圧縮されるにつれ
て＠４図に示すように押出圧力が増加し初圧ｐが９に示
すように粉体４に負荷される。この圧力が平衡しｌＯに
途するまでの時１０」Ｔを少なくとも３０秒とすること
で粉体は先金に焼結される。その後プレート３が押出さ
れ、次に焼結体がアルミニウム、アルミニウム合金でク
ラッド（被板〕されながら、所定径で押出されて圧力１
１０時１ｆｊＪ　ｆでの１ｔＪに焼結体６の上にアルミ
ニウム又はアルミニウム合金が均−Ｖこ鞘状にクラッド
はれた９４７．：粘体≠（・ミ材をイηることができる
。圧力ｌＯから１１１での時１「１」ばＴ、ｌニジ長い
。この間にも被押出材は当然熱＋ｔ４Ｊ加工温度を保っ
ているが、！；’ｌｊ結は圧力が１０の時点’ｒｔｏに
て児結しているために、Ｔ１’Ｏ以降では緻田な焼結体
の押出のみか進行すると考えられる。

第５図は本発明の合金が丸棒の場合の断面図であるが、
芯部８の表面にアルミニウム又はアルミニウム合金が軸
状クラッド押出層７が一体に７箔合されているのがわか
る。鞘状クラッド押出層７はプレート７の厚さを変える
ことによって所望の厚さにすることが可能である。

実施例 以下、本発明合金の諸特注について詳述する。

実施例１ 第１図に示す方法で、そのプレート形状を第６図のよう
な形状（Ｍ、Ｎ）にした。高ケイ素アルミニウム合金粉
末はアトマイズ法によって粒径２０〜５０μｍの大きさ
に製造したものを用いた。

それぞれの合金λ・ｉ１成を”：：’Ｊ　１表に示した
。表中供試材Ｂ及びＣはふ力１１剤としてそ九それＢＮ
及びＡｔ２０６゜を混合したものとした。それぞれの！
ｊ’ｆ−細な条件をシ３１表に示す。づψ出コンテナの
直径すなわちダイス手前のプレートの直径は７５肥であ
り、押出これだ：焼結体（ｔ；Ｊ、　ｉｉｊ、径２０口
の丸棒である。

以下余白 得られた直径２０ｍｍの丸棒の特性は記２表のとおりで
あった。供試材はいずれも′ｒ６処理（５００”ＣＸ　
８１（ｒ溶体化→水餅、入れ＋１７０　”ＣＸ　８　Ｉ
Ｉｒ　’、７Ｑ戻し）を施したものであるが、強度特性
が１魅れた焼結体であることがｍめられる。

Ｍ’＋　２表 本発明の供試イ２かヨ［１」出機内で浣結完了したもの
であることは（ミクロ組織及び上記強度試厄・芝によっ
て）確認式れた。

実施例２ 実施例１の方法によりＷｂ結づψ出を行って下古巳供試
材Ｅ〜工をＪＡ造した。また比戦拐として肩−１７％５
ｓ−４，５％Ｃｕ−Ｑ、５％Ｍｇ−０，０１％Ｔｉ　　
合金を通９１（７）金型〕ノｊ造し／ζ供試材Ｅを製造
した。

供試なＦ：　ｉＪミ試材Ｅと同じ１阻成の高ケイ素アル
ミニウムイ］′金のつ′トマイズ粉末を出発粉体とした
イ」１．誠４ＡＧ’　：抹ｆｒ、ｃ　ＪＡ’　Ｆ’の粉
末に々らに面積率で１３飴のＡｔ２０３が製品中に含丑
れるような出発粉体とし／こ。

供試料ＩＩ：供き（利Ｆの粉末にさらに面＃、？ｆ率で
１２ダのＺｒＮがＵ！品中に含まれるような出発機体と
した。

供試材■：惧試材Ｆの粉末にさらに面積率で１４係のＴ
ｉｃが製品中に含まれるような出発機体とした。

得られた焼結押出供試材Ｅ〜工に、Ｔ６処堆（５００℃
Ｘ　８時ＩＵｊ　’ｍ　体化、　６０　℃水焼入れ。

１７０℃×８呵同貌決し）を施し、常温・高温強ｊ淀、
ｌ＋−）−１’＋の試緘を行なった。なお、篩硫引張誠
験は惧試相°（クラッド被４．＃２Ｊ’：’ｊあり）を
試験扇肱に１゜時１ｉｉｊ　ｉ；＊持し、引張運朋を４
乃漏ｉｎの速度で試験した。

試ｌ・、シＬ　Ａ：＋ｒ来を第３表に示す。

第３表 本発明の供試材Ｆの強度は金型鋳造材（供試材Ｅ）と大
差ないが、商ぬにおいて梅な差を示している０このこと
より本願み１発明合金が後れた耐熱性をもつことがりＪ
らかである。供試材Ｇ、Ｈ及び工は献加剤を言む本願Ｗ
、２発明の実施例であり、７Ｍの耐熱性向上を示してい
る。

実施例３ 第４表に示す本発明のアルミニウム合金焼結体の銅岸粍
住を以下に述べる方法で調廿した。なお嚢中、Ａ−Ｉは
前記実施例１，２の供試材であジ、通例の金騒１弓２．
造法による供試材Ｅ以外は本発明の夾旅９１である。供
試材Ｊは低ケイおてアルミニウムイー；金をノ８′♂Ｉ
；の金肥’４：；ｆ遺法で一１？ｊ　ｇＪ’　シた比較
例である。

七才し以外の供試材に−Ｎはｉｊ！　６図のＭのプ、レ
ートを用い比、１例の仙：試材Ｃと同イ】；“：の方法
で調製した。

これらの供試材を大越式摩耗試μｒ１″：桃により、相
手材をＦＣ−３０とし、浴１氾剤なしの乾式＾２耗試鉄
をｌ−ミ鋤二フ、・」３度０３２〜４．’Ｏ％’ｓｅｃ
で行った。土すじ供試材のノー、−耗虱験片は（υ０結
）押出材の縦ｉノ１面部が相手材と摺動されるようにし
た。

以下余白 各供試材の摩擦速度１．９８　ｍ／ｓｅｅにおける比摩
耗量（晒３／ヂ）を第５表に示す。

第５表 次に供試材Ｅ、Ｆ、Ｊ、に、Ｌ及びＭの比摩耗量のデー
タを０．５〜４ｍ／？Ｊ）の摩擦速度範囲について第７
図に示す。

以上の摩耗試験デ・−夕より、本発明のアルミニウム合
金の耐摩耗性は低ケイ素アルミニウム鋳造合金比較例に
比較すると一見して明らか々差がある。高ケイ素アルミ
ニウム鋳造合金（比較例供試材Ｅ）に比較すると本発明
のアルミニウム合金焼結体（供試材Ｆ、に、Ｌ’、Ｍ）
の比摩耗量は焼結押出によって大巾に向上されている。

第８図〜第１１図にアルミニウム合金の金属顕做蜂写真
（６０倍）を示す。

第８図及び第９図はそれぞれ上記実施例２の供試材Ｆ及
びＥの顕微鏡組織写真を示しておシ、初晶Ｓｔの平均粒
径は通例の金型鋳造法によると６０ｔｔｍ（第９図）で
あるが、本発明の焼結押出によると１０μｍ（第８図）
であり初晶Ｓｔの著しい微細化分散が可能であることが
分かる。

第１０図及び１１図はそれぞれ上記実施例１の供試材Ｂ
及び供試材Ｃの添加物の分散細織を示している。供試材
ＢのＢＮは供試材ＣのＡｔ２０３に比較して柔軟粒であ
るために、図示のように粗い粒子でも耐摩耗性が良好で
よいことが分かった。

実施例３ 供試材Ｆ（初晶Ｓｔ平均粒径８μｍ）、供試材Ｇ（初晶
Ｓｔ平均粒径１５μｍ）、及び供試材Ｅ（初晶Ｓｔ平均
粒径４５μｍ）の切削性を以下の条件で調査した。

送シ量０．１６　ｒａｍ／　ｒｅｖ、　、切シ込み０．
２　ｒｔａｎで切削速度を１００〜２８０　ｍ／ｍｉ　
ｎの範囲で変化し切削性試験を実施した。この結果を第
１２図に示す。ここに示すように初晶Ｓｉが微細化する
に伴ってそれぞれの切削条件で切削抵抗が減少している
ことが認められる。

（効果） 従来の高ケイ素含有アルミニウム粒末冶金製品、特に熱
間押出材に比較すると、本発明の製品は熱間押出中の焼
結が十分であるだめに緻密性が高く、この結果特に高温
強度、及び耐摩耗性が高く、切削性が改良されている。

なお従来鋳造用高ケイ素アルミニウム合金が耐１９粍性
を要求される用途に使用されていたが、その性能改善は
ほぼ限界に達しておシ、また合金粉末の単なる熱間押出
焼結では滑シ特性の向上は図れても耐摩耗性向上は不充
分であった。本発明の製品は鞘状クラッド押出層と接着
されているので、ステアリン酸亜鉛等の潤滑剤との濡れ
性が高く、従来のソリッド押出材には見られない高度の
冷間塑性加工性を備え、結果として加工寸法精度向上、
自由な成形が可能になる。さらにクラッド被り層がアル
ミニウム合金溶分との良好な澗れ性をもつので、鋳包み
性の改善も可能になる。以上の↓うな優れた特性を有す
るだめに、本発明は従来適用が困難であった各捗用途に
アルミニウム合金の用途拡大を図シうる。例えば二輪車
用として、シフトセグメント、ギヤ（スタータ・スプロ
ケットギヤー、クラッチギヤー）、エンジン自動車用と
して、バルブガイド、シンクロナイザハブ、プーリ（カ
ムシャフトタイミングプーリー）、ギヤーシャフトカム
、各種ベアリング、パルブレート、家電用として、ＶＴ
Ｒ用ドラム、軸受、洸ｍｌ伝用ギヤ、電動工具スプロケ
ット、′電動工具へりカルギヤ、同ゾーリー、シュｆ　
−摩Ｇ’Ａドラム、冷凍イ森コンフ０レッサーバルププ
レ−１・、コンプレッサー用ライナー、事務機用として
、加算機用ギヤー、スイッチ・カム、複写機用クラッチ
ハブ、又、一般産業用としてディーゼルエンジンバルブ
、同ライナー、同エンジンカム、ギヤー、カメラ用巻上
げカム等広い領域に好適に応用される。

【図面の簡単な説明】

負′５１図は本発明の合金の芯部の初晶Ｓｔ　粒径とＷ
ｅ　ｄ　ｇ　ｅ試験による鍛造限界加工率の関係を示す
グラフ、 ；ｊ’ｒ　２図は同上芯部の第２相総面積とＷｅｄｇｅ
試験による鍛造限界加工率の関係を示すグラフ、第３ン
１は本発明の方法の一例を説明する概念断面図、 第４図は押出圧力の時間変化を示すグラフ、゛　　　第
５図は本発ψ］のアルミニウム合金の観念的横断面図及
び編方１面図、 第６図は実施例で使用したプレートの図面、第７図は厚
耗試験結果を示すグラフ、 第８図〜第１１図はそれぞれ供試材Ｅ、Ｄ、Ｂ及びＣの
金属顕微鏡組織写真（６０倍）、第１２図は切削試験結
果を示すグラフである。 １・・・タイン、２・・・コンテナ、３・・・プレート
、４・・・粉体、７・・・クラッド彼覆層、８−芯部特
許出願人 昭和軽金属株式会社 特許出願代理人 弁理士青米　朗 弁理士西舘和之 弁理士村井卓雄 弁理士　山　口　昭　之 ｊｔｇ　１７図 ・・・　ｊ 初晶８１眉ｊ径（ｐｍ） 一８５目 ５、う６国 シ１　　７　１−］ １皇・擦速度（「し力、） 第８図 第９国 暗１０口 う１１０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　アルミニウム又はアルミニウム合金の鞘状クラッド
   押出層が一体に被着された芯部を含んでなり、この芯部
   は重量百分率で１３〜３０％のケイ素を含むアルミニウ
   ム合金粉末からなり、芯部のアルミニウム合金粉末粒子
   相互の間が焼結押出により緻密に結合されているアルミ
   ニウム合金か１６結体。。 ２、前記アルミニウム合金が０．５〜５．０％の銅及び
   ０．２〜１．５係のマグネシウムをさらに含む特許６１
   ″ｊ求の範囲第１項記載のアルミニウム合金もＬ結体０ ３、アルミニウム又はアルミニウム合金の鞘状クラッド
   押出僧が一体に被沿された芯部を含んでなり、この芯部
   は重量百分率で１３〜３０％のケイ素を含むアルミニウ
   ム合金粉末と、面積百分率で１５％以下の窒化物、炭化
   物、酸化物、及び炭素の少なくとも１．址の粉末又は繊
   維とからなり芯部の各粉末粒子又は繊維相互の間が焼結
   押出により緻密に結合σれでいるアルミニウム合金焼結
   体。 ４　前記アルミニウム合金が０５〜５．０係の銅及び０
   ２〜１．５係のマグネシウムをさらしこ含む特許５ｊ７
   求の耽囲第３項記載のアルミニウム合金焼結体０ ５、押出ダイスの手前にアルミニウム又はアルミニウム
   合金製の充分に厚いプレートを配置＋５″した押出コン
   テナ内を焼結温度に予熱し該コンテナに止量汀分皐で１
   ３〜３０％のケイ素を言上−するアルミニウム合金粉体
   を装填し、装填された粉体を圧ｔ４ｉｉ　Ｌ且つ圧縮力
   を保ちながら同時ｖｃｙ、結し、そして焼結が人質的に
   元了した後に前記プレート及び装填粉体を前記押出ダイ
   スから直ちに押出すこと、及び前記プレートの厚さを１
   １ｊ記焼結が完了するまで圧縮力に耐え且つ１）１ｆ記
   装徳粉体の押出長のほぼ全体を軸状にクラッドするのに
   充分の厚さとしたこと金翁敢とするアルミニウム合金焼
   結体の製造方法。 ６　アルミニウム合金粉体が、予熱された後押出コンテ
   ナー内に装填される特許請求の範囲８＞；　’５項記載
   のアルミニウム合金焼結体の製造方法。 ７、　　Ａ！を記プレートが平坦な板状である特許請求
   の範囲第５項記載のアルミニウム合金の製造方法。 ８　前記プレートが中心部に先端含有する鉤み全備え、
   （１１１出中心部が周辺部より薄肉化されている特許６
   ｉ！ｉ求の範囲第５項記載のアルミニウム合金焼結体の
   製造方法。