JPS6070139A - 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
　’Ｏ号に於て、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密度
を維持し得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’Ｏｋ（
１／　ａｍ’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
を回避ず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、短繊
維、又はこれらの混合物を圧縮成形し、圧縮成形体を非
酸化性ガス雰囲気中にて焼結可能な温度に加熱し、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、前記溶湯を加圧して前記圧縮成形体内
に浸透さけ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、圧縮成形体が焼結可能な温度に加熱さ
れることにより、圧縮成形体を構成する個々の粉末等が
焼結によって部分的に互に結合され、第二の金属の溶湯
が優先的に侵入することを許す強度の弱い部分が排除さ
れるので、割れやマクロ偏析が発生することがないよう
、第二の金属の溶湯を圧縮成形体内に均一に浸透させる
ことができ、また圧縮成形体は非酸化性ガス雰囲気中に
て加熱されるので、圧縮成形体を構成する第一の金属の
粉末等の酸化を回避し、これにより第二の金属の溶湯を
圧縮成形体内に良好に浸透させ第−及び第二の金属を相
互に良好に拡散させることができ、これにより割れやマ
クロ偏析のない均一な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、圧縮成形体を
焼結可能な温度に加熱する際の雰囲気を創成するための
非酸化性ガスとしては、−酸化炭素や水素の如き還元性
ガス、又はアルゴンガスや窒素ガスの如き不活性ガスで
あってよく、更に非酸化性ガス雰囲気は真空であっても
よい。また本５− 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であってもよい。

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。

実施例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に嵌合するアッパパンチ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１μｍである１６
．３（＋の純ニッケルの粉末を充填し、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
よりアッパパンチ３をロアパンチ４に近付く方向へ押圧
することにより、純ニッケルの粉末を３　’０　’００
ｋｇ／♂の圧力にて圧縮し、これによりがさ密度が５．
３４ｏ／ｃｃである直径１８ｍ１ｌ１１長さ１２ｍｍの
円柱状の圧縮成形体５を形成した。

次いで図には示されていないが圧縮成形体５を−〇− −十 真空Ｐ（圧）］１’ＯＴｏｒｒ）内に７１　’０５　’
Ｏ℃に１時間加熱することによって焼結し、しかる後か
くして処理された圧縮成形体５を２５０℃の鋳型７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を注渇し、該溶湯をプランジ
ャ９により１０　’Ｏ’Ｏｋ（１／　ＣＩＩＱ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１
０によって鋳型内より凝固体を取り出した。

第３図は上述の如く製造されたＮｉ−Ａｌ合金の断面（
元の圧縮成形体の端面より５１１１１Ｒであり円筒状側
面より２１１ｍ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４図は圧縮成形体
に対し焼結処理が行われず圧縮成形体が大気中にて６　
’Ｏ’０℃に予熱され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Ｎ
ｉ−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３図及び第４図より、比較例に
於けるＮｉ−Ａ１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アルミニ
ウムリッチのマクロ偏析（第４図に於て白っぽい部分）
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Ｎｉ−Ａ１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Ｎｉ−Ａｌ合金の
マクロの組成はＮｉ−１６，８％Ａ１であった。

実施例２ 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１１．４ｇの純マンガンの粉末をかさ
密度３．７２＜１／ＣＯにて直径１８ｍｍ、高さ１２ｍ
ｌｌ１の円柱状の圧縮成形体に形成した。

次いでその圧縮成形体を真空炉（圧力１’Ｏ−′Ｉ′Ｔ
ｏｒｒ）内にて９００℃に１時間加熱することによって
焼結し、しかる後かくして処理された圧縮成形体を２５
　’Ｏ℃の鋳型内に配置し、該鋳型内に２５Ｑｃｃ、ｌ
温８　’０　’Ｏ℃の純アルミニウムの溶湯を注渇し、
該溶湯を１　’Ｏ’Ｏ’Ｏｋｏ／　ｒｎ’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５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
６図は圧縮成形体に対し焼結処理が行われず圧縮成形体
が大気中にて６　’Ｏ’Ｏ’Ｃに予熱された点を除き上
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５図及び
第６図に於て、ａはＭｎ−Ａｌ合金の部分を、ｂ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Ａ１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５図及び第６図より、比較例の合金に於ては割
れ（第６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２の合金に於て一〇− は割れ等の不良は発生しておらず、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２に於
て製造されたＭｎ−Ａｌ合金のマクロの組成はＭｎ−２
６，７％Ａ！であった。

友１九支 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６、２ｇの純チタニウム粉末をかさ密
度２．’０４ｏ／ｃｃにて直径１８ｍｍ１長さ１２ｍｍ
の円柱状の圧縮成形体に形成した。次−＋ いてその圧縮成形体を真空炉（圧力１’ＯＴｏｒｒ）内
にて１１００℃に１時間加熱することによって焼結し、
しかる後かくして処理された圧縮成形体を２５０℃の鋳
型内に配置し、該鋳型内に２５０ｃｃ、ｉｉｓ’ｏ’ｏ
℃のアルミニウム合金ＬＩＩＳ規格ＡＣ４Ｃ）の溶湯を
注渇し、該溶湯をプランジャにより１　’Ｏ’Ｏ’Ｏｋ
ｏ／　ｃｎｌ！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プランジャによって鋳型内より
凝固体を取り出した。

第７図は上述の如く製造されたＴｌ−Ａｌ合金１０− を含む凝固体の中央断面を３倍にて示す実体写真である
。また第８図は圧縮成形体に対し焼結処理が行われず圧
縮成形体が大気中にて６　’Ｏ’Ｏ℃に予熱された点を
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Ｔｉ−Ａ１合金を含む凝
固体の中央断面を３倍にて示す実体写真である。尚これ
ら第７図及び第８図に於て、ａは１−ｔ−Ａ１合金の部
分を、ｂはチタニウ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ＡＩ　リッチのＴｔ−Ａ１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７図及び第８図より、比較例の合金に於ては多
数の割れ（第８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、この合金は均一な組織を有していること
が解る。向上）本の実施例３に於て製造されたＴｉ−Ａ
１合金のマクロの組成はＴｉ−４２，２％ＡＩ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、本発明の範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図は合金化工
程を示す溶固、第３図及び第４図はそれぞれ実施例１及
びその比較例に於て！！ＩＩされたＮｔ−Ａ１合金の断
面を１００倍にて示す光学顕微鏡写真、第５図及び第６
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
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、第７図及び第８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Ｔｉ−Ａｌ合金を含む凝固体
の中央断面を３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、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 第　３　図 第４図 第　５　図 （×２） 第　６　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、圧縮成形体を非酸化性ガス雰囲気中にて焼結可能
   な温度に加熱し、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、前記溶湯を加圧
   して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。