JPS60145349A - 高耐熱，耐摩耗性アルミニウム合金の製造方法 - Google Patents
高耐熱，耐摩耗性アルミニウム合金の製造方法Info
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- JPS60145349A JPS60145349A JP109084A JP109084A JPS60145349A JP S60145349 A JPS60145349 A JP S60145349A JP 109084 A JP109084 A JP 109084A JP 109084 A JP109084 A JP 109084A JP S60145349 A JPS60145349 A JP S60145349A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）技術分野
本発明は、軽量かつ高強度で、従来の耐熱アルミニウム
合金、耐摩耗性アルミニウム合金以上の高耐熱性、高耐
摩耗性でかつ低熱膨張率を兼ねそなえた粉末冶金法によ
るアルミニウム合金とその製造法に関する。
合金、耐摩耗性アルミニウム合金以上の高耐熱性、高耐
摩耗性でかつ低熱膨張率を兼ねそなえた粉末冶金法によ
るアルミニウム合金とその製造法に関する。
（ロ）技術の背景
粉末冶金法によってＡＱ合金機械部品を製造することは
既に工業化されており、それには通常の金型成形と焼結
、サイジングから成る方法の他、焼結後型にコイリング
を施す一種の焼結鍛造法も含まれている。従来のこの粉
末冶金法によるＡＱ合金機械部品は、しかし乍ら、機械
的性質、例えば引張強度、耐摩耗性、耐熱強度等の点に
おいて諸 溶製材の切削、鍛造、鍛造による部品を越えることが出
来なかった。一方へρ合金は急冷法によって過飽和に合
金元素を添加することが可能であり、その結果急冷によ
る結晶粒の微細化、偏析のない年明らかとなっている。
既に工業化されており、それには通常の金型成形と焼結
、サイジングから成る方法の他、焼結後型にコイリング
を施す一種の焼結鍛造法も含まれている。従来のこの粉
末冶金法によるＡＱ合金機械部品は、しかし乍ら、機械
的性質、例えば引張強度、耐摩耗性、耐熱強度等の点に
おいて諸 溶製材の切削、鍛造、鍛造による部品を越えることが出
来なかった。一方へρ合金は急冷法によって過飽和に合
金元素を添加することが可能であり、その結果急冷によ
る結晶粒の微細化、偏析のない年明らかとなっている。
しかし、この急冷合金は押出し法等の方法によってしか
得ることができないことが部品化の」二で問題であった
。何故なら、１０合金は一般に粉末表面に安定な酸化物
Ｎ２ｏｓを形成しているため同相焼結することが極めて
困難であり部品の製造が出来なかった。又Ｃｕ、 ＭＬ
ｓ＋等のＡＱと共晶を形成する合金元素を添加して液
相を発生させ、ＡＱｔ０３膜を破って焼結する方法が考
案されているが、この方法は急冷合金粉末の場合には、
析出物の粗大化や偏析を発生ずるため利用できない。こ
のように急冷合金粉末による高性能機械部品の製造は制
約条件が多く実質的には困難な場合が多かった。
得ることができないことが部品化の」二で問題であった
。何故なら、１０合金は一般に粉末表面に安定な酸化物
Ｎ２ｏｓを形成しているため同相焼結することが極めて
困難であり部品の製造が出来なかった。又Ｃｕ、 ＭＬ
ｓ＋等のＡＱと共晶を形成する合金元素を添加して液
相を発生させ、ＡＱｔ０３膜を破って焼結する方法が考
案されているが、この方法は急冷合金粉末の場合には、
析出物の粗大化や偏析を発生ずるため利用できない。こ
のように急冷合金粉末による高性能機械部品の製造は制
約条件が多く実質的には困難な場合が多かった。
（ハ）発明の開示
ｔ％、Ｂ発明は、耐熱性、耐摩耗性、熱膨張率なとに一
′ 優れた特性を示すアルミニウム合金部品を粉末熱間鍛造
法により、経済的に製造する方法を提供するものである
。本発明に用いるアルミニウム合金粉末は基本的にはへ
ρ−５ｌ−Ｆｅ系合金であるがこの合金の強度をさらに
高めることを目的とし、ＡＱ ５ｌ−Ｆｅ系合金にＣｕ
、Ｍｇ元素を添加する。Ｃｕの添加は強度向」二をはか
るものであるが、１２重量％以」二のＣｕの添加は強度
の著しい向」二を示さないため、また密度が」−がるた
め不要である。Ｍｇも同様に強度の向上に帰与するが、
多量の添加は加工性の劣下につながるため、３．０％以
下とする。耐摩耗性の向」二を計るためにはＳ１元素を
添加するが、添加量が１０％を下ると耐摩耗性が十分で
ない。又２０％を越える場合、耐摩耗性は改善されるが
、強度の低下を導く。Ｆｅ元素は、耐熱性を向」二する
ために添加する。添加量は２〜１０重量％が適当であり
、この範囲より低いと改善性が悪く、多いと加工性が悪
いという欠点が生じる。このようなＦｅとＳｌの適当な
割合での添加は耐熱性、耐摩耗の著しい改善とともに常
温における強度、熱膨張等も改善される。
′ 優れた特性を示すアルミニウム合金部品を粉末熱間鍛造
法により、経済的に製造する方法を提供するものである
。本発明に用いるアルミニウム合金粉末は基本的にはへ
ρ−５ｌ−Ｆｅ系合金であるがこの合金の強度をさらに
高めることを目的とし、ＡＱ ５ｌ−Ｆｅ系合金にＣｕ
、Ｍｇ元素を添加する。Ｃｕの添加は強度向」二をはか
るものであるが、１２重量％以」二のＣｕの添加は強度
の著しい向」二を示さないため、また密度が」−がるた
め不要である。Ｍｇも同様に強度の向上に帰与するが、
多量の添加は加工性の劣下につながるため、３．０％以
下とする。耐摩耗性の向」二を計るためにはＳ１元素を
添加するが、添加量が１０％を下ると耐摩耗性が十分で
ない。又２０％を越える場合、耐摩耗性は改善されるが
、強度の低下を導く。Ｆｅ元素は、耐熱性を向」二する
ために添加する。添加量は２〜１０重量％が適当であり
、この範囲より低いと改善性が悪く、多いと加工性が悪
いという欠点が生じる。このようなＦｅとＳｌの適当な
割合での添加は耐熱性、耐摩耗の著しい改善とともに常
温における強度、熱膨張等も改善される。
以」１示したＡｇ合金はＳｌ、ｐｅの添加量が多いため
凝め合金粉末はアトマイズ粉の場合４０メツシユ以下春 のものであるか、 または初品析出物粉径が１ｏＩ１ｍ
以下である粉末を用いる。これらの粉末を成形、品 加熱、鍛造の工程により製造とするのであるが、まず鍛
造に耐え得るプリフォームと鍛造に適した正確なプリフ
ォーム形状が必要である。鍛造時にクラックを生しない
強度を有するプリフォームを得るには、充分密度を高め
焼結することが不可欠である。密度を」二げるには、成
形圧力を高めることで一般に良好な結果が得られるが高
硬度杓子の成形には金型成形法より静水圧成形法の方が
効果的である。この高密度成形により粉末粒子の酸化被
膜は破られ、粒子の接触面積は著しく増加し、加熱中に
固相拡散により焼結が進行することにより、良好な鍛造
用焼結体が得られる。
凝め合金粉末はアトマイズ粉の場合４０メツシユ以下春 のものであるか、 または初品析出物粉径が１ｏＩ１ｍ
以下である粉末を用いる。これらの粉末を成形、品 加熱、鍛造の工程により製造とするのであるが、まず鍛
造に耐え得るプリフォームと鍛造に適した正確なプリフ
ォーム形状が必要である。鍛造時にクラックを生しない
強度を有するプリフォームを得るには、充分密度を高め
焼結することが不可欠である。密度を」二げるには、成
形圧力を高めることで一般に良好な結果が得られるが高
硬度杓子の成形には金型成形法より静水圧成形法の方が
効果的である。この高密度成形により粉末粒子の酸化被
膜は破られ、粒子の接触面積は著しく増加し、加熱中に
固相拡散により焼結が進行することにより、良好な鍛造
用焼結体が得られる。
鍛造工程で残留空孔は潰され、酸化被膜のない清浄表面
において圧着による焼結が進行する。
において圧着による焼結が進行する。
また鍛造工程は冷間ではなく熱間鍛造でなければならな
いのは充分な焼結をさせるためと、鍛造における変形抵
抗を小さくシ、複雑形状に変形させるためである。成形
の際の密度は９５％以下だと空孔が内部と連結して、通
気性を持つため酸化が進行しやすいこのため真密度比は
９５％以上必要であきく、又ＡＱの自己拡散による焼結
もあまり進まないので適さない。一方５５０℃以上では
急冷凝固粉末の微細組織や非平衡相が変化し急冷合金の
特徴を失ってしまうため適さない。
いのは充分な焼結をさせるためと、鍛造における変形抵
抗を小さくシ、複雑形状に変形させるためである。成形
の際の密度は９５％以下だと空孔が内部と連結して、通
気性を持つため酸化が進行しやすいこのため真密度比は
９５％以上必要であきく、又ＡＱの自己拡散による焼結
もあまり進まないので適さない。一方５５０℃以上では
急冷凝固粉末の微細組織や非平衡相が変化し急冷合金の
特徴を失ってしまうため適さない。
実施例
ガスアトマイズによって得られた１００メツ／工以下の
粒度の、４％Ｃｕ、 Ｉ％Ｍｇ、 １２％Ｓ１，５％Ｆ
ｅ、残部Ａｌ１組成の合金粉末を冷間静水圧プレスによ
り、ＧＥｃ＋＋？の圧力で成形した。この時の成形体密
度は２．７３ｇ／ｃｍ３であり真密度比は９５．５％で
あった。
粒度の、４％Ｃｕ、 Ｉ％Ｍｇ、 １２％Ｓ１，５％Ｆ
ｅ、残部Ａｌ１組成の合金粉末を冷間静水圧プレスによ
り、ＧＥｃ＋＋？の圧力で成形した。この時の成形体密
度は２．７３ｇ／ｃｍ３であり真密度比は９５．５％で
あった。
また、同様にガスアトマイズによって得られた１００メ
ツシユ以下の粒度の１２％Ｓ１，５％Ｆｅ残部がＡＱ糾
成の合金粉末を冷間静水圧プレスにより６’／ｃＪの圧
力で成形した。この成形体の密度は２．［ｉ７ｇ／ａｍ
’であり、真密度比は９６．０％であった。得られた高
密度成形体を大気中で４７０°Ｃに加熱し金型鍛造を行
った。鍛造によって高さを約１／２におさえ込み直径方
向を金型に沿わせた。鍛造体の密度は９９．８％以」二
であり、割れも生じなかった。この鍛造体から削り出し
た試験片の調査を行った。
ツシユ以下の粒度の１２％Ｓ１，５％Ｆｅ残部がＡＱ糾
成の合金粉末を冷間静水圧プレスにより６’／ｃＪの圧
力で成形した。この成形体の密度は２．［ｉ７ｇ／ａｍ
’であり、真密度比は９６．０％であった。得られた高
密度成形体を大気中で４７０°Ｃに加熱し金型鍛造を行
った。鍛造によって高さを約１／２におさえ込み直径方
向を金型に沿わせた。鍛造体の密度は９９．８％以」二
であり、割れも生じなかった。この鍛造体から削り出し
た試験片の調査を行った。
第１図は強度測定の結果であり、本発明品のＡｇ−Ｃｕ
−Ｍｇ−５ｌ−Ｆｅ祠１とＡ（！−５ｔ−Ｆｅ材２の高
温強度てあり、引張強さは２００°Ｃ付近まではＩの方
が高いが、高温では２が高い。 またどちらも従来より
ピストン材料として使われているＡＣ８Ａ−Ｔ６ ｉＪ
’ ３よりも高い強度を示している。
−Ｍｇ−５ｌ−Ｆｅ祠１とＡ（！−５ｔ−Ｆｅ材２の高
温強度てあり、引張強さは２００°Ｃ付近まではＩの方
が高いが、高温では２が高い。 またどちらも従来より
ピストン材料として使われているＡＣ８Ａ−Ｔ６ ｉＪ
’ ３よりも高い強度を示している。
次に大越式摩耗試験による、耐摩耗性を１表に示す。本
発明品は比較量ＡＣ８Ａ−ＴＧ ｉ４より耐摩耗性が優
れている。
発明品は比較量ＡＣ８Ａ−ＴＧ ｉ４より耐摩耗性が優
れている。
第２表には熱膨張係数の測定結果を示す。
本発明品は比較量であるＡＣ８Ｃ−ＴＧ材に比べ著しく
熱膨張係数が小さく、耐熱材料として有理である。
熱膨張係数が小さく、耐熱材料として有理である。
第１表 比摩耗量 Ｘｌ０−７關’／ｋｇ第２表 熱膨
張係数 以上実施例に示したように粉末鍛造法により軽量なアル
ミ合金でありながら優れた特性を有するアルミ合金機械
部品が経済的に可能となる。このため高性能自動車エン
ジン部品（ピストン、コンロッド、ライナー等）や家電
用部品、航空機部品等の広い応用分野が期待される。
張係数 以上実施例に示したように粉末鍛造法により軽量なアル
ミ合金でありながら優れた特性を有するアルミ合金機械
部品が経済的に可能となる。このため高性能自動車エン
ジン部品（ピストン、コンロッド、ライナー等）や家電
用部品、航空機部品等の広い応用分野が期待される。
第１図は本発明品と従来の比較量の高温での引張強さの
変化を示す図である。 官１図 湿度°Ｃ
変化を示す図である。 官１図 湿度°Ｃ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） 合金組成として１０〜２０重量％のＳｔと２〜
１２重量％のＦｅを含み、残部が実質的にアルミニウム
よりなるアルミニウム合金であり、アルミニウム合金粉
末から鍛造法によって製造されてなることを量％のＦｅ
と１．０〜１２重量％のＣｕと０．１〜３重量％のＭｇ
を含み、残部が実質的にアルミニウムよりなる合金てあ
り、アルミニウム合金粉末から鍛造法によって製造され
てなることを特徴とする高耐熱、耐摩耗性アルミニウム
合金。 （３）実質的なアルミニウムに、合金元素として１０〜
２０重量％のＳｌと２〜１２重量％のＦｅを含む合金粉
末か、または合金元素として■〜２０重量％のＳｉと２
〜１２重量％のＦｅと１〜１２重量％のＣｕと０．１〜
３重量％のＭｇを含むアルミニウム合金粉末であり、か
つ粒度が４０メツシユ以下であるアトマイズ粉末か、ま
たは、初晶折物の粒径がｌθμ以下であるアルミニウム
合金粉末を冷間静水圧プレス成型または金型成型によっ
て真密度比９５％以上に圧縮成形してプリフォームを作
成した後、該プリフォームを２５０℃〜５５０°Ｃに加
熱し、金型内で鍛造することを特徴とする高耐熱、耐摩
耗性アルミニウム合金のカ
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP109084A JPS60145349A (ja) | 1984-01-07 | 1984-01-07 | 高耐熱，耐摩耗性アルミニウム合金の製造方法 |
| EP84114320A EP0144898B1 (en) | 1983-12-02 | 1984-11-27 | Aluminum alloy and method for producing same |
| DE8484114320T DE3481322D1 (de) | 1983-12-02 | 1984-11-27 | Aluminiumlegierungen und verfahren zu ihrer herstellung. |
| BR8406132A BR8406132A (pt) | 1983-12-02 | 1984-11-30 | Liga de aluminio e processo para a sua producao |
| US06/879,704 US4702885A (en) | 1983-12-02 | 1986-06-27 | Aluminum alloy and method for producing the same |
| US06/940,168 US4818308A (en) | 1983-12-02 | 1986-12-10 | Aluminum alloy and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP109084A JPS60145349A (ja) | 1984-01-07 | 1984-01-07 | 高耐熱，耐摩耗性アルミニウム合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60145349A true JPS60145349A (ja) | 1985-07-31 |
| JPH0565568B2 JPH0565568B2 (ja) | 1993-09-20 |
Family
ID=11491799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP109084A Granted JPS60145349A (ja) | 1983-12-02 | 1984-01-07 | 高耐熱，耐摩耗性アルミニウム合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60145349A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61186443A (ja) * | 1985-02-12 | 1986-08-20 | Alum Funmatsu Yakin Gijutsu Kenkyu Kumiai | 高力耐熱耐摩耗性ａ１合金 |
| JPS62211305A (ja) * | 1986-03-11 | 1987-09-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | アルミニウム合金製複合構造体の製造方法 |
| JPH03120301A (ja) * | 1989-10-03 | 1991-05-22 | Toyota Motor Corp | アルミニウム合金の粉末冶金法 |
| JP2019128965A (ja) * | 2018-01-19 | 2019-08-01 | 昭和電工株式会社 | 磁気記録媒体用アルミニウム合金基板とその製造方法、磁気記録媒体用基板、磁気記録媒体およびハードディスクドライブ |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5913041A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-23 | Showa Denko Kk | 耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金粉末成形体およびその製造方法 |
| JPS6050137A (ja) * | 1983-08-30 | 1985-03-19 | Riken Corp | 硬質粒子分散型耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金部材 |
| JPS60125345A (ja) * | 1983-12-09 | 1985-07-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高耐熱、耐摩耗性アルミニウム合金及びその製造法 |
| JPS60131945A (ja) * | 1983-12-19 | 1985-07-13 | Honda Motor Co Ltd | 耐熱性に優れた高強度アルミニウム合金 |
-
1984
- 1984-01-07 JP JP109084A patent/JPS60145349A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5913041A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-23 | Showa Denko Kk | 耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金粉末成形体およびその製造方法 |
| JPS6050137A (ja) * | 1983-08-30 | 1985-03-19 | Riken Corp | 硬質粒子分散型耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金部材 |
| JPS60125345A (ja) * | 1983-12-09 | 1985-07-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高耐熱、耐摩耗性アルミニウム合金及びその製造法 |
| JPS60131945A (ja) * | 1983-12-19 | 1985-07-13 | Honda Motor Co Ltd | 耐熱性に優れた高強度アルミニウム合金 |
Cited By (4)
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| JPS61186443A (ja) * | 1985-02-12 | 1986-08-20 | Alum Funmatsu Yakin Gijutsu Kenkyu Kumiai | 高力耐熱耐摩耗性ａ１合金 |
| JPS62211305A (ja) * | 1986-03-11 | 1987-09-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | アルミニウム合金製複合構造体の製造方法 |
| JPH03120301A (ja) * | 1989-10-03 | 1991-05-22 | Toyota Motor Corp | アルミニウム合金の粉末冶金法 |
| JP2019128965A (ja) * | 2018-01-19 | 2019-08-01 | 昭和電工株式会社 | 磁気記録媒体用アルミニウム合金基板とその製造方法、磁気記録媒体用基板、磁気記録媒体およびハードディスクドライブ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0565568B2 (ja) | 1993-09-20 |
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