JPS6070138A - 合金の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、合金に係り、更に詳細には合金の製造方法に
係る。

従来技術 本願発明者らは、合金元素の溶湯に他の合金元素の溶湯
又は粉末を添加して混合する方法や焼結法による従来の
合金の製造方法に於ける種々の問題点に鑑み、本願出願
人と同一の出願人の出願に係る特願昭５８−１３８１８
０＠に於て、第一の金属と該第−の金属よりも低い融点
を有する第二の金属とよりなる合金の製造方法にして、
前記第一の金属よりなる多孔質体を形成し、該多孔質体
を鋳型内に配置し、該鋳型内に前記第二の金属の溶湯を
注湯し、前記溶湯を前記多孔質体内に浸透させることに
より前記第一の金属と前記第二の金属とを合金化させ、
前記多孔質体の領域に前記第二の金属が単独では実質的
に存在しない合金を形成することを特徴とする合金の製
造方法を提案した。

この先の提案に係る合金の製造方法に於ては、所定の均
一な組成及び組織の合金を能率よく製造するためには、
多孔質体を鋳型内に配置し該鋳型内に第二の金属の溶湯
を注湯する過程に於ても多孔質体が所定の形状及び！！
！度を紺持し１ｑるよう多孔質体を形成し、また第二の
金属の溶湯を多孔質体内に強制的に浸透させることが望
ましく、従って従来より一般に、第一の金属の粉末等を
圧縮成形してその圧縮成形体を多孔質体として使用し、
また第二の金属の溶湯を５　’Ｏ’Ｏ〜１　’Ｏ’Ｏ’
ＯＫＱ／♂程度の圧力にて加圧することが行われている
。

しかしかかる従来の合金の製造方法に於ては、圧縮成形
体が所定の強度を有しその内部が所望の密度となるよう
な圧力にて粉末等を圧縮成形すると、圧縮成形体の表面
層の密度、特に圧縮方向に垂直な表面の密度が非常に高
くなり、そのため圧縮成形体内に第二の金属の溶湯を迅
速に且良好に浸透させることが困難になり、第二の金属
の溶湯が加圧されることにより溶湯が圧縮成形体の比較
的強度の弱い部分より優先的に侵入せしめられ、そのた
め製造された合金に割れやマクロ偏析が生じたりするこ
とがあるという問題がある。また上述の如き問題の発生
を回避すべく圧縮成形時に於ける加圧力を低減すると、
圧縮成形体の強度及び圧縮成形体内部の密度が所望の値
にならず、そのため所定の均一な組成及び組織の合金を
製造することが困難であるという問題がある。

発明の目的 本発明は、多孔質体として圧縮成形体が使用され第二の
金属の溶湯が加圧される先の提案に係る合金の製造方法
に於ける上述の如き問題に鑑み、かかる問題が生じるこ
とがないよう改善された合金の製造方法を提供すること
を目的としている。

発明の構成 かかる目的は、本発明によれば、第一の金属と該第−の
金属よりも低い融点を有する第二の金属とよりなる合金
の製造方法にして、前記第一の金属の粉末、切粉、短Ｓ
ａＷ、又はこれらの混合物を圧縮成形し、圧縮成形体の
表面層を腐食液にて腐食し、該圧縮成形体を鋳型内に配
置し、該鋳型内に前記第二の金属の溶湯を注渇し、前記
溶湯を前記圧縮成形体内に浸透させることにより前記第
一の金属と前記第二の金属とを合金化させる合金の製造
方法によって達成される。

発明の作用及び効果 本発明によれば、圧縮成形体を鋳型内に配置するに先立
ち、圧縮成形体の高密度の表面層が腐食液により腐食さ
れ、これにより表面層の密度が低減され又は表面層が除
去されるので、第二の金属の溶湯を圧縮成形体内に良好
に且均−に浸透させることができ、これにより第二の金
属の溶湯が加圧される場合にも割れやマクロ偏析のない
均一な組成及び組織の合金を製造することができる。

尚、本発明による合金の製造方法に於ては、圧縮成形体
の表面層を腐食するために使用される腐食液、即ち酸又
はアルカリは、圧縮成形体を構成する第一の金属の種類
に応じて適宜に選定されてよく、また圧縮成形体の表面
層を腐食液にて腐食することは、圧縮成形体全体を腐食
液中に浸漬することにより行われてよいが、圧縮成形体
の高密度の表面層の厚さに応じて、圧縮成形体の表面層
、特に圧縮成形時に於ける圧縮方向に垂直な表面の部分
のみを腐食液中に浸漬することや、圧縮成形体の表面に
腐食液を塗布などの手段にて含浸させることにより行わ
れてもよい。更に、本発明による合金の製造方法に於け
る第−及び第二の金属は単一の金属元素又は合金のいず
れ赤であってもよ５− い。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

１１九１ 先ず第１図に示されている如く、円筒状の孔１を有する
型本体２と、孔１に嵌合するアッパバンチ３及びロアパ
ンチ４とよりなる圧縮成形型を用意した。次いで第１図
に示されている如く型本体２とロアパンチ４とにより郭
定される円筒状の窪み内に平均粒径が２μｍである１３
．６ｏの純コバルトの粉末を充填し、孔１にアッパパン
チ３を嵌合させ、図には示されていないプレス装置によ
リアツバパンチ３とロアパンチ４とを互に近付く方向へ
押圧することにより、純コバルトの粉末を３　’０　’
Ｏ’Ｏｋａ／♂の圧力にて圧縮し、これによりかさ密度
が４．４５（１／ＣＣである直径１８ｗｍ、長さ１２１
１１１１１の円柱状の圧縮成形体５を形成した。次いで
第２図に示されている如く２５１の蒸溜水と５Ｑｍｌの
塩酸と２５１の硫酸とよりなる腐食液６中に圧縮成形体
５を５分間浸漬することにより腐食６− した。次いで圧縮成形体５を乾燥させた後、図には示さ
れていないがアルゴン雰囲気中にて圧縮成形体５を６　
’Ｏ’Ｏ℃に予熱し、しかる後第３図に示されている如
く圧縮成形体５を２５　’Ｏ℃の鋳型γ内に配置し、該
鋳型内に２５’ＯＣＣ，湯温８　’Ｏ’０℃の純アルミ
ニウムの溶湯８（純度９９．７％）を注湯し、該溶湯を
プランジャ９により５　’Ｏ’Ｏｋｑ／ｉの圧力にて加
圧し、その加圧状態を溶湯が完全に凝固するまで保持し
た。溶湯が完全に凝固した後、ノックアウトビン１０に
よって鋳型内より凝固体を取り出した。

第４図は上述の如く製造されたＣｏ−Ａｌ合金の断面（
元の圧縮成形体の端面より５ｍｍであり円筒状側面より
２１１１１１１の部分を中心とする断面）を１００倍に
て示す光学顕微鏡写真である。また第５図は圧縮成形体
に対し腐食が行われなかった点を除き上述の実施例１と
同一の要領及び同一の条件にて製造された比較例として
のＱｏ−Ａ１合金の断面を１　’Ｏ’Ｏ倍にて示す光学
顕微鏡写真である。

これら第４図及び第５図より、比較例に於けるＣ０−Ａ
１合金に於ては、圧縮成形体の比較的強度の弱い部分よ
り純アルミニウムの溶湯が優先的に侵入することに起因
して発生したものと推測されるＡ１リッチのマクロ偏析
（第５図に於て帯状の白っぽい部分）が発生しているの
に対し、上述の実施例１に於て製造されたＣｏ−Ａｌ合
金に於てはマクロ偏析は発生しておらず、この合金は均
一な組織を有するものであることが解る。尚この実施例
１に於て製造されたＣｏ−Ａｌ合金のマクロの組成はＣ
ｏ−２３，４％Δ１であった。

１１九り 先ず上述の実施例１の場合と同一の要領にて平均粒径が
２μｍである１３．２（］の純クりムの粉末をかさ密度
４．３１ｏ／ｃｃにて直径１８ｍｍ１高さ１２１１１１
１１の円柱状の圧縮成形体に形成した。次いで３’Ｏｍ
ｌの塩酸と１５１の硝酸と３’□ｎ＋ｌのフッ酸とより
なる腐食液を圧縮成形体の表面に刷毛にて十分塗布した
。次いでかくして処理された圧縮成形体をアルゴンガス
雰囲気中にて６　’Ｏ’Ｏ℃に予熱し、しかる後圧縮成
形体を２５０℃の鋳型内に配置し、該鋳型内に２５’Ｏ
（、Ｃ１渇温８００℃の純アルミニウムの溶湯を注湯し
、該溶湯を５　’Ｏ’Ｏｋｇ／−の圧力にて加圧し、そ
の加圧状態を溶湯が完全に凝固するまで保持した。溶湯
が完全に凝固した後、ノックアウトピンによって鋳型内
より凝固体を取り出した。

第６図は上述の如く製造された０ｒ−Ａ１合金を含む凝
固体の中央断面を２倍にて示す実体写真である。また第
７図は腐食液の塗布による圧ｉ成形体表面層の腐食が行
われなかった点を除き上述の実施例２と同一の要領及び
同一の条件にて１ｍされた比較例としての０ｒ−Ａ１合
金を含む凝固体の中央断面を２倍にて示す実体写真であ
る。尚これら第６図及び第７図に於て、ａはＣｒ−Ａ１
合金の部分を、ｂはクロムがアルミニウムの溶湯中に拡
散することによって形成されたＡ１リッチのＣｒ−Ａｌ
合金の部分を、Ｃは実質的にアルミニウムのみよりなる
部分をそれぞれ示している。

これら第６図及び第７図より、比較例の合金に於てはア
ルミニウム溶湯の浸透不良部分ｄ及び割−〇− れ（第７図に於て白い線状をなす部分）が発生している
のに対し、実施例２０合金に於ては溶湯の含浸不良部や
割れ等が発生しておらず、この合金は均一な組織を有す
るものであることが解る。尚この実施例２に於て製造さ
れたＣｒ−Ａｌ合金のマクロの組成はＣｒ−２’Ｏ，’
Ｏ％Ａ１であった。

実施例３ 先ず上述の実施例１の場合と同一の要領にて平均粒径が
４０μｍである１４．８（ｌの純マンガン粉末をかさ密
度４．８４ｇ１００にて直径１８ｍｍ、畏さ１２ＩＩＩ
Ｉ１１の円柱状の圧縮成形体に形成した。次いで１０１
のフッ酸と９’Ｏｍｌの蒸溜水とよりなる腐食液中に圧
縮成形体の円形の端面の表面＠（厚さ約３ｍｎ＋）をそ
れぞれ５分間浸漬することにより腐食した。次いでその
圧縮成形体をアルゴンガス雰囲気中にて５００℃に予熱
した後、圧縮成形体を２５０℃の鋳型内に配置し、該鋳
型内に２５　’０００％湖温７５０℃のアルミニウム合
金ＬＩ　Ｉｓ規格ＡＣ４Ｃ）の溶湯を注渇し、該溶湯を
プランジャにより５　’Ｏ’ＯｋＭ−の圧力にて加圧し
、その加１０− 圧状態を溶湯が完全に凝固するまで保持した。溶湯が完
全に凝固した後プランジャによって鋳型内より凝固体を
取り出した。

第８図は上述の如く製造されたＭｎ−Ａｌ合金を含む凝
固体の中央断面を２倍にて示す実体写真である。また第
９図は圧縮成形体の端面が腐食されなかった点を除き上
述の実施例３の場合と同一の要領及び同一の条件にて製
造された比較例としてのＭｎ−Ａｌ合金を含む凝固体の
中央断面を２倍にて示す実体写真である。尚これら第８
図及び第９図に於て、ａはＭｎ−Ａｌ合金の部分を、ｌ
）はマンガンがアルミニウムの溶湯中に拡散することに
よって形成されたＡＩ　リッチのＭｎ−Ａｌ合金の部分
を、Ｃは実質的にアルミニウムのみよりなる部分をそれ
ぞれ示している。

これら第８図及び第９図より、比較例の合金に於ては多
数の割れ（第９図に於て白っぽい線状をなす部分）が発
生しているのに対し、実施例３の合金に於ては割れが発
生しておらず、この合金は均一なｆｆｉ織を有している
ことが解る。尚上述の実施例３に於て製造されたＭｎ−
Ａｌ合金のマクロの組成はＭｎ−１６，４％ＡＩであっ
た。

実施例４ 上述の実施例１の場合と同一の要領にて平均粒径が４０
μｍである４、２ｇの純アルミニウム粉末をかさ密度１
．３５（１／ＣＣにて直径１８１１高さ１２■の円柱状
の圧縮成形体に形成した。次いで１’Ｏ’Ｏｍ＋の蒸溜
水に２　’Ｏｇの水酸化ナトリウムが溶解された水酸化
ナトリウム溶液を６　’Ｏ’Ｏ℃に加熱し、該溶液中に
上述の如く形成された圧縮成形体を７分間浸漬すること
により腐食した。次いでかくして処理された圧縮成形体
をアルゴンガス雰囲気中にて５００℃に予熱し、しかる
後圧縮成形体を２００℃の鋳型内に配置し、該鋳型内に
２５’Ｑｃｃ、温湿５　’０　’Ｏ℃の純亜鉛溶湯を注
渇し、該溶湯を１　’０　’Ｏ’Ｏｋｏ／　［１１１’
の圧力にて加圧し、その加圧状態を溶湯が完全に凝固す
るまで保持した。溶湯が完全に凝固した後、ノックアウ
トピンによって鋳型内より凝固体を取り出した。

また比較の目的で、圧縮成形体が水酸化ナトリウム水溶
液にて腐食されなかった点を除き上）本の実施例４の場
合と同一の要領及び同一の条件にて製造されたＡＩ　−
、Ｚｎ合金を含む凝固体を形成した。これらの凝固体を
その中央断面にて切断し、それらの断面を光学顕微鏡に
て観察したところ、比較例の合金に於ては多数の割れが
発生していＩＣのに対し、上述の実施例に於て形成され
た凝固体の合金部分には割れが発生しておらず、この合
金は均一な組織を有していることが認められた。尚この
実施例４に於て製造されたＡＩ　−、ｚｎ合金のマクロ
の組成はＺｎ−２７，８％△１であった。

以上に於ては本発明をいくつかの実施例について詳細に
説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の節囲内にて種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧縮成形型を示す縦断面図、第２図は圧縮成形
体が腐食液中に浸漬された状態を示ず溶固、第３図は合
金化工程を示す溶固、第４図及び１３− 第５図はそれぞれ実施例１及びその比較例に於て製造さ
れたＣｏ−Ａｌ合金の断面を１　’Ｏ’Ｏ倍にて示す光
学顕微鏡写真、第６図及び第７図はそれぞれ実施例２及
びその比較例に於て形成されたＱｒ−Ａ１合金を含む凝
固体の中央断面を２倍にて示す実体写真、第８図及び第
９図はそれぞれ実施例３及びその比較例に於て形成され
たＭｎ−Ａｌ合金を含む凝固体の中央断面を２倍にて示
す実体写真である。 １・・・孔、２・・・型本体、３・・・アッパパンチ、
４・・・ロアパンチ、５・・・圧縮成形体、６・・・腐
食液、７・・・鋳型、８・・・溶湯、９・・・プランジ
ャ、１０・・・ノックアウトビン 特許出願人　トヨタ自動車株式会社 代　理　人　弁理士　明石　昌毅 １４− 第　１　図 第３図 第４図 （ＸＩ○０） 第５図 （Ｘ　１００） 第　６　図 第　７　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第一の金属と該第−の金属よりも低い融点を有する第二
   の金属とよりなる合金の製造方法にして、前記第一の金
   属の粉末、切粉、短繊維、又はこれらの混合物を圧縮成
   形し、圧縮成形体の表面層を腐食液にて腐食し、該圧縮
   成形体を鋳型内に配置し、該鋳型内に前記第二の金属の
   溶湯を注湯し、前記溶湯を前記圧縮成形体内に浸透させ
   ることにより前記第一の金属と前記第二の金属とを合金
   化させる合金の製造方法。