JPS6070141A - 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、更に詳細にはその製造方法に係
る。

従来技術 本願発明者等は、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、前記溶湯な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、多孔質体内に第二の金属の溶湯を良好に
浸透させるためには、多孔質体が室温以上の温度に予熱
されることが望ましく、従って従来より一般に、鋳型外
に於て多孔質体を十分子熱し、それを素早く鋳型内に配
置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、多孔質体
が大気中の如く酸素を含む雰囲気中にて予熱されると、
多孔質体を構成する第一の金属の粉末等の表面が酸化さ
れ、酸化被膜により第一の金属の粉末等の第二の金属の
溶湯に対する濡れ性が悪化されてしまうので、第二の金
属の溶湯を多孔質体に良好に浸透させることが困難であ
り、そのため浸透不良部が生じたり、第二の金属の溶湯
を多孔質体に確実に浸透させるべく第二の金属の溶湯を
高圧にて加圧しな【プればならず、そのため多孔質体の
比較的強疫の弱い部分より溶湯が優先的に侵入した場合
には、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。また第一の金属の粉末
等の表面に形成される酸化被膜により第一の金属と第二
の金属とが相互に拡散することがｌ害されるので、第一
の金属と第二の金属とが良好に拡散した所望の組織の合
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、多孔質体の予熱が行わ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、前記第一の金属よりなる多孔質体を
形成し、前記多孔質体を非酸化性ガス雰囲気中にて前記
多孔質体が焼結する温度以下の温度に加熱し、前記多孔
質体を鋳型内に配置し、該鋳型内に前記第二の金属の溶
湯を注渇し、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、第一の金属よりなる多孔質体は非酸化
性ガス雰囲気中にて多孔質体が焼結する温度以下の温度
に加熱されるので、多孔質体を構成する第一の金属の粉
末等の表面に酸化被膜が形成されることを回避すること
ができ、これにより第二の金属の溶湯を高圧にて加圧し
なくても第二の金属の溶湯を多孔質体に良好に浸透させ
ることができ、これにより割れやマクロ偏析がな（第一
の金属と第二の金属とが相互に良好に拡散した均一な組
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ける非酸化性ガス
雰囲気を創成するためのガスは一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、更には非酸化性ガス雰囲気は真空で
あってもよい。また本発明による合金の製造方法に於け
る多孔質体は第一の金属の粉末、不連続繊維、切粉又は
これらの混合物等の圧縮成形体、連続繊維の結束体、箔
、薄板等の積層体であってよく、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１５− 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４０μｍ
である１１．３（＋の純マンガンの粉末を充填し、ＩＬ
ｌ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マンガンの粉末を圧縮し
、これによりかさ密痕が３．７２９／ｃｃである直径１
８ｉ＋ｍ、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をアルゴン
ガス雰囲気中にて８　’Ｏ’０℃に０．５時間加熱し、
しかる後かくして加熱された圧縮成形体５を２５０℃の
鋳型γ内に配置し、該鋳型内に２５’Ｑｃｃ、湯温８０
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５　’Ｏ’Ｏｋｑ／ａｌ！！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−〇− 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３図は上述の如く製造されたＭｎ−Ａ１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
０．５ｍｍ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図は圧縮成形体が大
気中にて８００℃に加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Ｍｎ　−Ａ１合金の断面を１００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Ｍｎ−Ａｌ合金に於ては、純アルミニウムの溶
湯の浸透が不十分であることに起因して発生したものと
推測されるＭｎリッチのマクロ偏析（第４図に於て黒っ
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Ｍｎ　−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ＥＰＭＡにＪ：る分析の結果、比較
例に於て製造されたＭｎ−Ａｌ合金の第４図に示された
部分の酸素含有量は２８．２ｗｔ％にも達しているのに
対し、実施例１のＭｎ−Ａ１合金の第３図に示された部
分の酸素含有量は元の圧縮成形体の酸素含有量（１，５
ｗｔ％）と実質的に等しい値であることが認められた。

また第５図及び第６図はそれぞれ上述の実施例１及び比
較例に於て製造された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。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１の合金に於て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１に於て製造されたＭｎ−Ａ
ｌ合金のマクロの組成はＭｎ−２６，９％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２μｍである１３．１ｇの純クロムの粉末をかさ密度
４．３１ｇ／ｃｃにて直径１８　ｍｍ。

高さ１２ｍｍの円柱状の圧縮成形体に形成した。次−十 いてその圧縮成形体を真空炉（圧力１’０Ｔｏｒｒ）内
にて８００℃に０．５時間加熱し、しかる後か（して加
熱された圧縮成形体を２５０℃の鋳型内に配置し、該鋳
型内に２５’ＯＣＯ，湯温８０　’Ｏ℃の純アルミニウ
ムの溶湯を注渇し、該溶湯を５００ｋａ／　ａＩ！！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、圧縮成形体が大気中にて８００℃に
加熱された点を除き上述の実施例２の場合と同一の要領
及び同一の条件にて製造されたＣｒ−Ａｌ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９− を光学顕微鏡にて観察したところ、比較例の合金に於て
は多数の割れやアルミニウム溶湯の浸透不良部が発生し
ていたのに対し、上述の実施例２に於て形成された凝固
体の合金部分に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していることが認められた。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０ｒ−２’０．１％へ１であり、ＥＰＭＡ分析の
結果比較例に於て製造されたＯｒ−Ａ１合金の表面層の
酸素含有量は１２．９ｗｔ％であるのに対し、実施例２
のＣｒ−Ａｌ合金の表面層の酸素含有量は元の圧縮成形
体の酸素含有ｆｆ１（１，７ｗｔ％）と実質的に等しい
値であることが認められた。

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９、７ｇの純チタニウム粉末をかき密
度３．１８ｇ／ＣＧにて直径１８１１１１１１゜長さ１
２ＩＩｌｌＩｌ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ヘリウムガス雰囲気中にて８００℃
に０．５時間加熱し、しかる後かくして１０− 加熱された圧縮成形体を２５０℃の鋳型内に配置し、該
鋳型内に２５’０ｃｃ１湯温８　’Ｏ’Ｏ℃のアルミニ
ウム合金ＬＩＩＳ規格ＡＣ４Ｃ）の溶湯を注湯し、該溶
湯をプランジャにより５　’Ｏ’Ｏｋｎ／−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侵プランジャによって鋳型
内より凝固体を取り出した。

また比較の目的で、圧縮成形体が大気中にて８００℃に
加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Ｔｉ−Ａｌ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やアルミニウム合金溶
湯の浸透不良部が発生していたのに対し、上述の実施例
３に於て形成された凝固体の合金部分には割れ等の不良
は発生しておらず、この合金は均一な組織を有している
ことが認められた。尚この実施例３に於て製造されたＴ
ｉ−Ａ１合金のマクロの組成はＴｉ−２０，５％Ａ１で
あり、比較例に於て製造されたＴｉ−Ａ１合金の表面層
の酸素含有量は１０．２ｗｔ％であるのに対し、実施例
３のＴｉ　−Ａ１合金の表面層の酸素含有量は元の圧縮
成形体の酸素含有量（２，２ｗｔ％）と実質的に等しい
値であった。

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（、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製造されたＭｎ−Ａｌ合金の断面を
１　’Ｏ’Ｏ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１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、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 １３− 第３図 第５図 （Ｘ１００） 第４図 （Ｘ１００） （×２） （×２）

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
   属よりなる多孔質体を形成し、前記多孔質体を非酸化性
   ガス雰囲気中にて前記多孔質体が焼結する温度以下の湿
   度に加熱し、前記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る合金の製造方法。